广东省科学院微生物研究所在重金属污染的生物传感研究方面取得新进展

  广泛的工业应用和不断加速的人类活动导致了环境中严重的重金属污染问题，对生态环境安全和人民群众健康造成极大威胁。原位、在线的监控预警技术是实现重金属污染高效防控的有力保障。砷和锑是我国高度关注的两种重金属污染物。尽管砷污染防控已经进行了大量的研究，基于亚砷酸盐转录调控因子ArsR蛋白构建的全细胞生物传感器也已成功应用于农村地区亚砷酸盐污染的现场监控。但迄今为止，关于锑的特异性生物识别元件及其全细胞生物传感器的构建和应用仍未见报道。

  近日，广东省科学院微生物研究所(以下简称省科学院微生物所)许玫英研究团队针对以上问题，以合成生物学的理念，构建了一种新的锑特异性全细胞生物传感策略，为砷/锑双信号同步在线监测的生物传感技术的建立提供了科学支撑。该团队通过分析锑暴露诱导表达的响应基因，在食异源物鞘氨醇菌Sphingobium xenophagum C1菌株中鉴定了一种新型的三氧化二锑特异识别元件SxArsR转录调控蛋白。证实了SxArsR与三氧化二锑的结合特异性是由带正电荷的“HCXC”基序决定，而SxArsR起始密码子上游的−79区域是SxArsR结合的核心操纵子/启动子序列。基于SxArsR蛋白的特异性和SxArsR结合DNA序列的敏感性，研究人员在大肠杆菌细胞中植入并展示了由SxArsR核心操纵子/启动子区控制的SxArsR-萤火虫荧光素酶融合蛋白，使三氧化二锑浓度与诱导生物发光信号成正比，构建了一种新型的大肠杆菌全细胞生物传感器。这种基于SxArsR转录调控因子构建的生物传感器对三氧化二锑具有高特异性、灵敏性和线性响应，对环境水样和沉积物中痕量三氧化二锑也表现出良好的监测性能。

  相关成果发表于国际生物传感器研究领域Top期刊《Biosensors and Bioelectronics》，省科学院微生物所陈杏娟研究员为第一作者，许玫英研究员为通讯作者。该研究工作得到了国家重点研发计划“合成生物学专项”、广州市重点研发计划等项目资助。

  论文链接：https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114838