近日，廣東省科學院微生物研究所研究員許玫英團隊在構建重金屬銻的特異性識別全細胞生物傳感器研究方面取得新進展。相關研究發表于Biosensors and Bioelectronics。陳杏娟研究員為該論文第一作者，許玫英研究員為通訊作者。
廣泛的工業應用和不斷加速的人類活動導致了環境中嚴重的重金屬污染問題，對生態環境安全和人民群眾健康造成極大威脅。原位、在線的監控預警技術是實現重金屬污染高效防控的有力保障。砷和銻是我國高度關注的2種重金屬污染物。盡管砷污染防控已經進行了大量的研究，基于亞砷酸鹽轉錄調控因子ArsR蛋白構建的全細胞生物傳感器也已成功應用于農村地區亞砷酸鹽污染的現場監控。但迄今為止，關于銻的特異性生物識別元件及其全細胞生物傳感器的構建和應用仍未見報道。
在該項工作中，研究人員以合成生物學的理念，構建了一種新的銻特異性全細胞生物傳感策略，為砷/銻雙信號同步在線監測的生物傳感技術的建立提供了科學支撐。他們通過分析銻暴露誘導表達的響應基因，在食異源物鞘氨醇菌Sphingobium xenophagum C1菌株中鑒定了一種新型的三氧化二銻特異識別元件SxArsR轉錄調控蛋白。證實了SxArsR與三氧化二銻的結合特異性是由帶正電荷的“HCXC”基序決定，而SxArsR起始密碼子上游的?79區域是SxArsR結合的核心操縱子/啟動子序列。
基于SxArsR蛋白的特異性和SxArsR結合DNA序列的敏感性，研究人員在大腸桿菌細胞中植入并展示了由SxArsR核心操縱子/啟動子區控制的SxArsR-螢火蟲熒光素酶融合蛋白，使三氧化二銻濃度與誘導生物發光信號成正比，構建了一種新型的大腸桿菌全細胞生物傳感器。這種基于SxArsR轉錄調控因子構建的生物傳感器對三氧化二銻具有高特異性、靈敏性和線性響應，對環境水樣和沉積物中痕量三氧化二銻也表現出良好的監測性能。
該研究工作得到了國家重點研發計劃“合成生物學專項”、廣州市重點研發計劃等項目資助。
