基于金结合蛋白展示的大肠杆菌营养缺陷型菌株检测氨基酸的比色传感新方法及其在氨基酸病诊断中的应用

《Biosensors and Bioelectronics》：A colorimetric strategy for quantifying amino acids using E. coli auxotrophs displaying gold-binding proteins

本文报道了一种创新的细胞比色传感平台，通过工程化大肠杆菌（E. coli）营养缺陷型菌株表面展示金结合蛋白（GBP），利用金纳米颗粒（AuNPs）聚集引发的颜色变化（粉红→蓝），实现了10种必需氨基酸的高特异性定量检测（R2 > 0.96，检测限0.43–1.04 μM），为新生儿遗传代谢病（如PKU、homocystinuria、MSUD）的床旁筛查提供了无需复杂仪器的可视化诊断方案。

　　

展示GBP的大肠杆菌营养缺陷型菌株的构建

通过已建立的方案（Kim等，2010；Woo等，2016），利用转座子诱变技术构建了针对十种必需氨基酸（精氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸）的大肠杆菌营养缺陷型菌株。简而言之，对大肠杆菌W（ATCC 1105）进行KAN-2转座子插入，然后通过在添加或不添加特定氨基酸的M9基本培养基上进行复制平板培养来筛选所得突变体。

通过展示GBP的大肠杆菌营养缺陷型菌株诱导的AuNP聚集进行氨基酸的比色检测

工程化的大肠杆菌生物传感器具有显著优势，包括简单性和成本效益。然而，传统系统通常依赖专门的仪器来检测与细胞生长相关的报告基因表达产生的发光、荧光或表面等离子体共振（SPR）信号。为了解决这些局限性，我们开发了一种细胞生物传感器，它在保留这些优势的同时，能够通过简单直观的比色读数进行氨基酸检测。

结论

本研究首次引入了基于表达GBP的大肠杆菌营养缺陷型菌株的用于氨基酸检测和氨基酸病诊断的比色生物传感平台。通过工程化细菌细胞使其表面展示的GBP量与目标氨基酸浓度成正比，我们成功实现了目标诱导的金纳米颗粒（AuNPs）聚集，从而产生快速且可见的从粉红色到蓝色的颜色变化。该系统表现出优异的选择性、线性度和灵敏度，实现了