Harnessing a previously unidentified capability of bacterial allosteric transcription factors for sensing diverse small molecules in vitro.
Harnessing a previously unidentified capability of bacterial allosteric transcription factors for sensing diverse small molecules in vitro.
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利用细菌变构转录因子先前未知的能力在体外感测不同的小分子。
DOI：
10.1126/sciadv.aau4602
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发表时间：
2018-11
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Zhang L
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cao J;Yao Y;Fan K;Tan G;Xiang W;Xia X;Li S;Wang W;Zhang L
我们开发了一种新的生物传感平台，用于检测各种小分子。大量的细菌变构转录因子（aTF）已被鉴定为感测各种小分子。引入一种新的基于aTF的方法在体外检测不同的小分子将意味着一系列广泛的检测应用。在这里，我们发现aTF可以与它们的切口DNA结合位点相互作用。基于这一新发现，我们设计并实现了一种新的基于aTF的切口DNA模板辅助信号转导系统（aTF-NAST），该系统利用aTF与T4 DNA连接酶之间的竞争结合切口DNA。这种aTF-NAST可以可靠且模块化地将aTF识别的小分子信号转换为连接的DNA信号，从而使小分子能够通过各种成熟且强大的DNA检测方法进行测量。将这种aTF-NAST与三种DNA检测方法相结合，我们展示了九种新型生物传感器，用于检测防腐剂4-羟基苯甲酸，疾病标志物尿酸和抗生素四环素。这些生物传感器在实际分析中表现出令人印象深刻的灵敏度和鲁棒性，突出了我们的aTF-NAST在生物传感应用中的巨大潜力。
We develop a novel biosensing platform for the detection of diverse small molecules. A plethora of bacterial allosteric transcription factors (aTFs) have been identified to sense a variety of small molecules. Introduction of a novel aTF-based approach to sense diverse small molecules in vitro will signify a broad series of detection applications. Here, we found that aTFs could interact with their nicked DNA binding sites. Building from this new finding, we designed and implemented a novel aTF-based nicked DNA template–assisted signal transduction system (aTF-NAST) by using the competition between aTFs and T4 DNA ligase to bind to the nicked DNA. This aTF-NAST could reliably and modularly transduce the signal of small molecules recognized by aTFs to the ligated DNA signal, thus enabling the small molecules to be measured via various mature and robust DNA detection methods. Coupling this aTF-NAST with three DNA detection methods, we demonstrated nine novel biosensors for the detection of an antiseptic 4-hydroxybenzoic acid, a disease marker uric acid and an antibiotic tetracycline. These biosensors show impressive sensitivity and robustness in real-life analysis, highlighting the great potential of our aTF-NAST for biosensing applications.
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