基于转录因子TphR的生物传感器高效筛选聚对苯二甲酸乙二醇酯降解酶

为解决PET塑料污染难题，研究人员开发了一种基于转录因子TphR的细胞生物传感器，通过检测降解产物TPA激活GFP报告系统，实现高效筛选PET降解酶。该技术为环境微生物资源挖掘提供了高通量工具，推动塑料生物降解研究。

　　

塑料污染已成为全球性环境危机，其中聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）作为最常见的塑料类型，年产量超过7000万吨，却因难以自然降解形成"白色污染"。传统物理化学处理方法能耗高且易造成二次污染，而微生物酶降解技术虽具有绿色可持续优势，但高效PET降解酶资源稀缺。目前依赖实验室培养和基因组测序的筛选方法效率低下，严重制约新型酶制剂的开发进程。

瑞典皇家理工学院的研究团队在《Invention Disclosure》发表创新成果，构建了基于转录因子TphR的遗传电路生物传感器。该系统利用PET降解产物对苯二甲酸（TPA）激活荧光报告通路，实现了微生物源PET水解酶的高通量可视化筛选。研究证实该传感器对TPA浓度变化具有剂量依赖性响应，灵敏度达0.01-10 mM，为环境微生物资源开发提供了革命性技术平台。

关键技术包括：1）从睾丸酮丛毛杆菌（Comamonas testosteroni）中克隆TphR转录因子及其调控元件P_a/P_b；2）通过限制性酶切（SalI/HindIII）将GFP报告基因整合至pUC19载体；3）采用荧光微孔板检测系统量化TPA诱导信号；4）通过显微成像验证细菌荧光表型。

【发明描述】
研究团队设计了三元件遗传电路：TPA结合蛋白TphR、双启动子系统（P_a和P_b）及GFP报告基因。当PET被降解酶水解产生TPA时，TPA-TphR复合物激活P_b启动子驱动GFP表达。质粒构建采用标准酶切连接方法，最终获得pUC19-TphR-GFP工程菌株。

【表征验证】
在含0.01-10 mM TPA的LB培养基中，工程大肠杆菌（E. coli BL21）的荧光强度与TPA浓度呈正相关。显微观察显示，TPA处理组细菌出现明显绿色荧光，而对照组无信号。该结果证实传感器具有特异性响应能力。

【应用前景】
相比传统方法，该技术将筛选周期从数周缩短至48小时内，成本降低80%。其模块化设计允许替换不同转录因子（如针对MHET或BHET等中间产物），拓展应用于其他塑料降解酶筛选。

这项研究突破性地将合成生物学工具应用于环境生物技术领域，其创新性体现在：1）首次建立PET降解酶-代谢物-荧光信号的直接关联；2）开发出可定量检测的活细胞报告系统；3）为不可培养微生物的功能基因挖掘提供新思路。该技术有望加速新型塑料降解酶的发现，推动生物回收产业化进程，对实现碳中和目标具有重要战略意义。