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北卡罗来纳州立大学的研究人员设计了设计师生物传感器，可以检测出感兴趣的抗生素分子。生物传感器是在大肠杆菌等微生物中产生抗生素的“工厂”的第一步。
大环内酯类是一组天然存在的小分子，可具有抗生素，抗真菌或抗癌作用。的抗生素红霉素是一个例子-它是由土栖细菌产生大环内酯。研究人员有兴趣使用这些天然抗生素和生产它们的微生物来开发新的抗生素;然而，产生抗生素大环内酯类的微生物只产生少量有限的抗生素。
“我们的最终目标是设计微生物来制造这些抗生素的新版本供我们使用，这将大大减少新药测试和开发所需的时间和金钱，”生物有机化学副教授Gavin Williams说。北卡罗来纳州和描述该研究的论文的相应作者。“为了做到这一点，我们首先需要能够检测微生物产生的目标抗生素分子。”
威廉姆斯和他的团队使用了一种天然存在的分子开关 - 一种叫做MphR的蛋白质 - 作为它们的生物传感器。在大肠杆菌中，MphR可以检测正在攻击大肠杆菌的微生物分泌的大环内酯类抗生素的存在。当MphR感知抗生素时，它会启动抗性机制来抵消抗生素的作用。
研究人员创建了一个庞大的MphR蛋白变体库，筛选出它们在存在所需大环内酯时能够开启荧光绿色蛋白生成的能力。他们测试了MphR已经识别的针对红霉素的变体，并发现一些MphR变体将其检测能力提高了十倍。他们还成功地测试了针对与红霉素不密切相关的大环内酯类的变体，例如泰乐菌素。
“基本上我们已经选择并改进了MphR传感器系统，增加了识别我们感兴趣的分子的灵敏度，”威廉姆斯说。“我们知道我们可以定制这种生物传感器，它会检测出我们感兴趣的分子，这将使我们能够快速筛选出数百万种不同的菌株。这是我们创造抗生素高通量工程的第一步。大量的遗传修饰菌株和微生物变体库，以便找到产生所需产量所需分子的少数菌株和变体。“
该研究发表在ACS合成生物学，由美国国立卫生研究院(GM104258)和北卡罗来纳州立大学创新基金资助。研究生Yiwei Li，前研究生Christian Kasey，前本科生Mounir Zerrad和弗吉尼亚联邦大学化学教授T. Ashton Cropp为这项工作做出了贡献。
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