近日，廣東省科學院微生物研究所研究員許玫英團隊發現了一種典型新污染物十溴二苯醚的微生物特異性識別信號蛋白。在此基礎上，以合成生物學的理念和技術手段，建立了一種以高疏水性細菌細胞為底盤的新污染物全細胞微生物傳感器構建策略。相關研究發表于Chemical Engineering Journal。陳杏娟研究員為該論文第一作者。
隨著工業化進程的加快，生態系統中新污染物的種類日益增加。快速、精準、原位的監測和評估技術是有效防控新污染物的有力保障。然而，傳統分析方法大多需要專業設備和培訓、操作復雜、耗時昂貴，更重要的是無法原位監測污染物的環境濃度及其毒性效應。尤其是對于具有痕量性和隱蔽性的新污染物，亟需開發新的監測與評價技術方法。
由于缺乏對十溴二苯醚生物降解途徑與調節網絡的認知，使十溴二苯醚生物監測傳感器的研究與開發受到極大限制。研究人員通過分析比較不同細胞表面疏水性菌株對十溴二苯醚暴露響應的基因表達激活特點以及有機物—蛋白質相互作用特點，發現了一種特異識別十溴二苯醚的新型跨膜信號蛋白，進而在高疏水性底盤細胞的細胞膜上植入并展示了融合螢火蟲熒光素酶的胞外傳感信號蛋白，構建了一種新型的全細胞微生物傳感器。
這種高疏水全細胞生物傳感器對十溴二苯醚具有高度的特異性、靈敏度和線性響應，無需提取純化步驟即可實現對目標污染物的定量監測。由于十溴二苯醚信號受體蛋白被展示在細胞膜外，高疏水全細胞微生物傳感器可以自動捕獲十溴二苯醚并實時測量其誘導的發光信號。此外，這種基于全細胞培養而無需裂解細胞的生物監測方法還可以用于測定十溴二苯醚對細胞代謝和生長的影響，從而實現對目標污染物生物毒性的快速評價。
該研究為新污染物尤其是疏水性有機污染物的生物監測與毒性評價的全細胞微生物傳感器的構建提供了一種新策略。