微生物育種技術正朝著自動化、標準化和系統(tǒng)化的方向發(fā)展，在短時間內將設計構建獲得大量工程菌種，如何快速、準確地篩選到目標高產菌種是工業(yè)菌種迭代的關鍵限速步驟。生物傳感器可將目標化合物的濃度信號轉化為熒光等易于檢測的信號，是菌種高通量篩選的重要工具�；�于轉錄調控因子（Transcriptional factor，TF）的生物傳感器被廣泛應用于菌種的高通量篩選和代謝途徑的動態(tài)調控。然而，天然TF的傳感性能往往難以滿足實際應用需求，目前主要通過定向進化或理性改造效應物結合域來提高其傳感性能，但由于效應物結合域一般超過200個氨基酸，建庫篩選的難度較大，且突變易改變其效應物響應特異性，因此急需發(fā)展更加簡便、有效、通用的TF型生物傳感器設計改造策略。

　　中國科學院天津工業(yè)生物技術研究所研究員鄭平團隊等以原核生物中轉錄調控因子家族——LTTR家族的LysG和BenM為研究對象，通過分子對接、分子動力學模擬和定向進化等技術解析了效應物結合域與DNA結合域間的鉸鏈區(qū)的調控功能及其調控機制。研究進一步對僅包含約30個氨基酸的鉸鏈區(qū)進行定向進化，可快速獲得響應性能顯著提升的突變體，從而開發(fā)了一種TF型生物傳感器設計改造與性能提升的通用策略。該策略應用于堿性氨基酸生物傳感器LysG的改造提升，獲得的LysG突變體在賴氨酸合成關鍵酶的高通量篩選和合成途徑的動態(tài)調控中展示出更好的應用效果。

　　相關研究成果于近日發(fā)表在Biosensors & Bioelectronics上。研究工作得到國家研發(fā)計劃、國家自然科學基金、天津市合成生物技術創(chuàng)新能力提升行動、天津市合成生物學海河實驗室顛覆性創(chuàng)新類項目等的支持。

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LysG蛋白結構的分子動力學模擬揭示鉸鏈區(qū)的調控功能