省應用真菌重點實驗室楊建明教授團隊在微生物傳感器領域取得重要進展
尊龙凯时(中国)

　　近期，尊龙凯时(中国)杨建明教授团队在微生物传感器领域取得重要进展，相关研究成果已发表在国际生物传感器领域Top期刊Biosensor and Bioelectronics,（2021, IF=10.618，https://doi.org/10.1016/j.bios.2021.113566）（中科院SCI 1區Top期刊），我校梁波副教授和劉雲慧（碩士研究生）爲該論文的並列第一作者，梁波副教授和楊建明教授爲共同通訊作者，我校爲第一通訊單位。

　　乙醛廣泛存在于環境中，尤其是食品和大氣中，具有致癌性，對于人類的健康有很大的威脅。因此急需開發一個快速、准確的檢測技術。迄今爲止，色譜法和傳感器常被用于乙醛濃度的檢測。色譜法雖然靈敏度高，然而複雜的衍生化前處理程序和漫長的檢測過程極大地限制了其在乙醛實時檢測中的應用。生物傳感器具有操作簡單、靈敏度高、穩定性好、性價比高等特點，但目前研發的乙醛生物傳感器靈敏度和特異性較差，不能滿足實際樣品檢測的需求。

　　楊建明教授團隊基于乙醛脫氫酶(AldDH)細菌表面展示系統，開發出一種乙醛光學微生物傳感器，其檢測原理是：AldDH催化乙醛生成乙酸，同時輔酶NAD+還原爲NADH，産物NADH在340 nm處有特征吸收峰，因此在一定範圍內，隨著乙醛濃度的增加，340 nm處的吸光度逐漸升高（如Fig. 1所示）。該研究通過免疫熒光分析證實了AldDH在細菌表面的精確位置，並從外源蛋白表達條件以及全細胞催化劑反應條件方面對該微生物傳感器進行優化，獲得一個高靈敏度的乙醛微生物傳感器（如Fig. 2所示）。該微生物傳感器可在1-300 μM範圍內對乙醛進行檢測，檢測限可達0.33 μM（如Fig. 3所示），對乙醛具有極好的底物特異性，對其他的醛、糖、醇、酸類都無響應；且該傳感器具有很好的穩定性。最後利用所開發的微生物傳感器對實際樣品中的乙醛濃度進行檢測，通過傳統的GC-MS方法充分證明了該微生物傳感器檢測乙醛的准確性和可靠性。綜上，本研究開發的乙醛微生物傳感器具有簡單、快速、成本低，靈敏度高，特異性高等特點，具有非常廣闊的應用前景。

　　上述工作得到青島農業大學高層次人才引進項目，山東省草業一流學科項目，山東省自然科學基金面上項目和國防科技創新特區重點探索項目等課題的資助。
 

Fig. 1. Concept of the E. coli surface display system and acetaldehyde biosensor
 

Fig. 2. Evaluation of two cell surface display systems. (A) SDS-PAGE (upper) and Western Blot (under) analysis of outer membrane fraction (OM) and cell lysate of two engineered strains. (B) Confirmation of cell surface-displayed AldDH by immunofluorescence analysis. (C) Relative activity of whole-cell catalyst LYH02 and LYH03.

Fig. 3. (A) The UV-visible absorption spectrum of solution with different concentrations of acetaldehyde, the AldDH surface-displayed cells (OD600 of 1.0) and 2 mM NAD+. (B) Calibration curve for acetaldehyde. Error bars represent the standard error of three replicates.