"基于噬菌体长尾纤维蛋白的电化学生物传感器：快速检测湖水中的沙门氏菌"

噬菌体长尾纤维蛋白的生物识别机制：

噬菌体是专门感染细菌的病毒，其衍生蛋白在生物技术领域具有重要意义，尤其是受体结合蛋白（RBPs），包括尾纤维蛋白等，参与噬菌体感染的第一步。与完整噬菌体颗粒相比，这些蛋白具有高灵敏度和特异性、探针尺寸小、对极端pH和温度值稳定性高、抗蛋白酶能力强以及易于重组过表达等优点，是检测细菌的理想识别元件。

传感器的构建与性能优化：

本研究基于沙门氏菌噬菌体SEP37的遗传信息，发现ORF99、ORF100和ORF256基因编码与宿主识别相关的蛋白。通过pETduet1质粒构建共表达载体，在大肠杆菌中表达LTFPs，并将其作为特异性生物识别元件。接着，将金纳米颗粒（AuNPs）、巯基乙胺（Cys）和LTFPs逐层固定在金盘电极表面，构建了EIS生物传感器。该传感器通过LTFPs捕获样本中的沙门氏菌，减少电子转移位点，从而检测沙门氏菌。实验表明，该传感器在10 ~ 1 × 10⁶ CFU/mL的浓度范围内与沙门氏菌浓度呈良好线性关系，检测限为9 CFU/mL。

关键发现：

1.     LTFPs对沙门氏菌具有高度特异性识别能力，与其他多种细菌无交叉反应，确保了检测的准确性。

2.     传感器在10 -1 × 10⁶ CFU/mL的浓度范围内呈良好线性关系，检测限低至9 CFU/mL，能够检测到极低浓度的沙门氏菌。

3.     传感器在pH 6-8范围内信号响应良好，在4℃储存3周内响应信号无显著下降，且重复性好，相对标准偏差小于4.9%。

4.     在湖水样品中，传感器成功构建了标准曲线，并用于检测非灭菌湖水样品中的沙门氏菌含量，未检测到沙门氏菌，验证了其在实际水样中的适用性。

结论：该研究基于噬菌体SEP37基因组，选取了能够识别沙门氏菌的基因（ORF99-ORF100和ORF256），构建了表达LTFPs的重组质粒，并将其作为生物识别元件，成功构建了GDE-AuNPs-Cys-LTFPs电极，实现了对湖水中沙门氏菌的特异性检测。该EIS生物传感器具有宽线性范围、低检测限、良好的特异性和稳定性，为水环境中沙门氏菌的快速检测和控制提供了一种新方法，有望在食品安全和公共卫生领域得到广泛应用。

参考来源：

Liu R, Wang J, Shao Y, et al. Bacteriophage long tail fibre proteins as a biorecognition element in electrochemical biosensors for the detection of Salmonella in lake water[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2024, 403: 135148.