近日🎣，國際合成生物學領域權威期刊《ACS Synthetic Biology》在線發表了代謝與發育科學國際合作聯合實驗室趙心清教授與美國德克薩斯大學奧斯汀分校Hal Alper教授的合作研究成果“Design, evolution, and characterization of a xylose biosensor in Escherichia coli using the XylR/xylO system with an expanded operating range”。EON体育4博士生唐瑞琪為論文第一作者，趙心清教授與Hal Alper教授為共同通訊作者。

     木質纖維素作為可再生原料，具有來源多、分布廣的特征，在社會和經濟的可持續發展中具有可觀的應用前景。木糖是木質纖維素水解產物中含量僅次於葡萄糖的可發酵糖，提高其利用效率對於水解液的高效全糖轉化至關重要。因此，構建和篩選出能高效利用木糖等混合糖的重組微生物菌株是木質纖維素生物煉製的重要研究內容。近年來，針對不同底物或代謝產物所設計的各種生物傳感器被廣泛應用到高通量菌株篩選中。傳統木糖傳感器的濃度響應範圍非常有限🎙，一般在較低的木糖濃度（3 g/L）下即達到飽和，使其無法在高標準濃度的發酵環境下響應檢測🎐，限製了木糖傳感器在菌株篩選中的應用。因此👏🏻，構建具有較大梯度響應範圍的木糖感應器對於高效篩選重組微生物菌株具有重要意義。

圖  XylR突變體文庫的篩選

       該研究以大腸桿菌木糖激活因子（XylR）及相應結合位點（xylO）為基礎🧼，通過基於熒光的三步細胞分選法，在野生型高靈敏度木糖傳感器的基礎上🧑‍🦱，定向進化出“相對弱勢”——即對木糖不靈敏的突變型木糖傳感器🧖🏼‍♀️。通過易錯PCR和流式細胞儀篩選的突變型木糖傳感器，可在0-10 g/L木糖中產生良好的梯度響應，梯度響應範圍得到了大幅提高，為後續重組菌株的高通量篩選方法提供了研究基礎。同時，XylR/xylO系統還可用於β-半乳糖苷酶和番茄紅素等生物合成途徑的木糖誘導表達，為其他生物傳感器的設計和進化提供了新思路。該研究得到國家自然科學基金委重點項目(No. 21536006)🙆🏻、微生物代謝國家重點實驗室開放課題(No.MMLKF19-01)等資助。

       趙心清教授所在的EON体育4工業微生物與生物過程工程(IMBE)研究室在團隊負責人白鳳武教授的領導下💿，多年從事微生物資源開發、微生物代謝工程和合成生物學改造、發酵過程優化和生物質高效轉化相關研究，所取得的研究成果發表在Metabolic Engineering, Biotechnology and Bioengineering🧎， Bioresource Technology等國際期刊，並申請和授權了多項專利，為提高綠色生物製造效率和社會的可持續發展做出了貢獻。