近日，食品與健康學(xué)院尹良鴻副教授團(tuán)隊(duì)在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《Biotechnology Advances》（中科院1區(qū) TOP，IF-5yr＝15.7）發(fā)表題目為“Advances in transcription factor-based biosensors for natural product biosynthesis: Optimization, emerging technologies, and future prospects”（《基于轉(zhuǎn)錄因子的生物傳感器在天然產(chǎn)物生物合成中的最新進(jìn)展：優(yōu)化策略、新興技術(shù)與未來(lái)展望》）的論文。該研究聚焦于轉(zhuǎn)錄因子生物傳感器（TFBs）在天然產(chǎn)物生物制造中的關(guān)鍵作用，系統(tǒng)梳理了其工程化進(jìn)展、應(yīng)用瓶頸及未來(lái)發(fā)展方向。
天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)復(fù)雜、提取困難，難以通過(guò)傳統(tǒng)化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。微生物細(xì)胞工廠(chǎng)為其可持續(xù)生產(chǎn)提供了重要途徑，但代謝通路的上下調(diào)控或敲除往往導(dǎo)致底物供應(yīng)失衡、反饋抑制及細(xì)胞毒性等問(wèn)題，從而限制產(chǎn)量提升。轉(zhuǎn)錄因子生物傳感器（TFBs）能夠在細(xì)胞內(nèi)實(shí)時(shí)響應(yīng)代謝物變化，并將其轉(zhuǎn)化為可檢測(cè)信號(hào)，在代謝通路的監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)控中至關(guān)重要，是高效合成天然產(chǎn)物的關(guān)鍵工具。然而，現(xiàn)有的轉(zhuǎn)錄因子數(shù)量有限，且在靈敏度和動(dòng)態(tài)范圍方面仍存在不足，限制了其在生物制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，蛋白質(zhì)工程、結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)（如 AlphaFold、Snowprint）與人工智能驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)策略顯著加速了 TFB 性能優(yōu)化與新型傳感器的開(kāi)發(fā)。同時(shí)，對(duì)于毒性或難以跨膜運(yùn)輸?shù)拇x物，研究者也正在探索無(wú)細(xì)胞體系及非模式微生物等新平臺(tái)，以突破傳統(tǒng)生物傳感策略的限制。
文章闡述了基于轉(zhuǎn)錄因子的生物傳感器在天然產(chǎn)物生物合成中的最新進(jìn)展，總結(jié)了TFBs性能優(yōu)化、TFBs調(diào)控天然產(chǎn)物高效合成的代謝工程循環(huán)等關(guān)鍵內(nèi)容，并深入分析了當(dāng)前面臨的技術(shù)瓶頸，提出了跨學(xué)科融合、智能化設(shè)計(jì)和面向工業(yè)化的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)推動(dòng)天然產(chǎn)物的高效、精準(zhǔn)生物制造具有重要意義。
浙江農(nóng)林大學(xué)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為該論文為該論文第一單位和通訊作者單位，生物制藥22級(jí)本科生張笑涵為第一作者，尹良鴻副教授和丁娜娜副教授為論文的共同通訊作者。本研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金和浙江省三農(nóng)九方科技合作項(xiàng)目的支持。
全文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2025.108765
（食品與健康學(xué)院 尹良鴻 丁娜娜）
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