Rational Design and Characterization of Nitric Oxide Biosensors in E. coli Nissle 1917 and Mini SimCells.
Rational Design and Characterization of Nitric Oxide Biosensors in E. coli Nissle 1917 and Mini SimCells.
复制标题
大肠杆菌 Nissle 1917 和 Mini SimCells 中一氧化氮生物传感器的合理设计和表征。
DOI：
10.1021/acssynbio.1c00223
复制
发表时间：
2021
影响因子：
4.7
通讯作者：
Chen XJ
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Chen XJ
一氧化氮（NO）是一种重要的疾病生物标志物，在许多慢性炎症性疾病和癌症中发现。表征良好的氮传感系统有助于帮助细菌治疗和合成生物学的快速发展。在这项工作中，我们设计了一套NO响应的生物传感器的基础上的PnorV启动子和它的NorR调节器在third-RVW操纵子;电路进行了表征和优化probioticEscherichia coli Nissle 1917和迷你SimCells（微细胞包含设计的基因电路的特定任务）。有趣的是，NorR的表达水平与PnorV启动子激活呈负相关，因为NorR调节子的强表达导致NO诱导基因表达的低幅度。这可以通过竞争性结合机制来解释，其中激活的和失活的NorR竞争性结合到PnorV启动子上的相同位点。为了克服这些问题，通过制作微调NorR水平的正反馈回路来进一步改善NO诱导性能。此外，通过检查PnorV启动子的两个整合宿主因子（IHF）结合位点，我们证明了第二个IHF位点的缺失使最大信号输出增加了25%（500 μM DETA/NO），而基础表达水平没有显著增加。在无核迷你SimCells中优化的NO传感基因电路表现出对培养基组成的外部波动的鲁棒性增加。优化后的基因电路pPnorVβ在mini SimCells中的NO检测限也从25.6 nM提高到1.3 nM。此外，冻干的迷你SimCells可以保持功能超过2个月。因此，基于SimCell的NO生物传感器可以用作合成生物学的安全传感器底盘。
Nitric oxide (NO) is an important disease biomarker found in many chronic inflammatory diseases and cancers. A well-characterized nitric sensing system is useful to aid the rapid development of bacteria therapy and synthetic biology. In this work, we engineered a set of NO-responsive biosensors based on the PnorVpromoter and its NorR regulator in thenorRVWoperon; the circuits were characterized and optimized in probioticEscherichia coliNissle 1917 and mini SimCells (minicells containing designed gene circuits for specific tasks). Interestingly, the expression level of NorR displayed an inverse correlation to the PnorVpromoter activation, as a strong expression of the NorR regulator resulted in a low amplitude of NO-inducible gene expression. This could be explained by a competitive binding mechanism where the activated and inactivated NorR competitively bind to the same site on the PnorVpromoter. To overcome such issues, the NO induction performance was further improved by making a positive feedback loop that fine-tuned the level of NorR. In addition, by examining two integration host factor (IHF) binding sites of the PnorVpromoter, we demonstrated that the deletion of the second IHF site increased the maximum signal output by 25% (500 μM DETA/NO) with no notable increase in the basal expression level. The optimized NO-sensing gene circuit in anucleate mini SimCells exhibited increased robustness against external fluctuation in medium composition. The NO detection limit of the optimized gene circuit pPnorVβ was also improved from 25.6 to 1.3 nM in mini SimCells. Moreover, lyophilized mini SimCells can maintain function for over 2 months. Hence, SimCell-based NO biosensors could be used as safe sensor chassis for synthetic biology.
登录
查看更多内容
影响因子：
4.7
作者：
Kan A;Gelfat I;Emani S;Praveschotinunt P;Joshi NS
通讯作者：
Joshi NS
σ54 参与恶臭假单胞菌 TOL 质粒 Pu 启动子的指数沉默
DOI：
--
发表时间：
1996
期刊：
影响因子：
--
作者：
IIdefonso Cases;V. Lorenzo;J. Pérez
通讯作者：
J. Pérez
DOI：
10.1073/pnas.0502979102
发表时间：
2005-09-13
影响因子：
11.1
作者：
Ridnour, LA;Isenberg, JS;Wink, DA
通讯作者：
Wink, DA
DOI：
10.1073/pnas.120163297
发表时间：
2000-06-06
影响因子：
11.1
作者：
Datsenko, KA;Wanner, BL
通讯作者：
Wanner, BL
教员意见建议，S-亚硝基化介导的组氨酸激酶激活可抑制 3 型分泌系统并增强肠道病原体的毒力。
DOI：
--
发表时间：
2020
期刊：
Faculty Opinions – Post-Publication Peer Review of the Biomedical Literature
影响因子：
--
作者：
Anne E. Stock
通讯作者：
Anne E. Stock