基于基因工程机器的生物传感和生物调控放大器件的研究
2014年8月26日，第十三届全国青年分析测试学术报告会在陕西西安南洋大酒店隆重开幕。来自全国各地的分析测试学界代表近200人参加了此次报告会，分析测试百科网作为合作媒体全程跟踪报道了此次会议。来自北京理工大学生命学院的邓玉林教授做了题为《基于基因工程机器的生物传感和生物调控放大器件的研究》的报告。
北京理工大学生命学院 邓玉林教授
首先邓教授介绍了什么是基因工程机器？就是把生物、细胞想象成机器，把生物体部件化，变成标准化的模块。所谓标准部件就是如DNA那样具有单一功能的生物分子或器件，如不能再细分的生物分子，也可以是通过一定方式组合的一些标准部件。代表部件如：promoters启动子，Ribosome Binding Sites核糖体结合位点，蛋白结构域、蛋白编码的一些区域，终止子等，都可标准化后，接上“接头”，进行“组装”。
接下来邓教授介绍了课题组开展的，基于基因工程机器的生物传感和放大器件的研究：利用生物传感器（利用活细胞的生物传感器），生物放大器，并整合到微流控芯片上做微小型检测机器。
（1）用于抗生素检测的高选择性生物传感器和放大器。抗生素滥用问题是很严重的，近年来在食品安全中受到关注。邓教授先介绍了四环素的生物传感器，传感器的设计中有一段TertR基因，编码为TertR蛋白，产生后就和Tert启动子结合，启动子这一小段决定了蛋白表达的起始时间和表达的强度。所以TertR蛋白和Tert启动子一旦结合，后面的表达就无法进行了。所以正常情况下，细胞不会产生任何颜色。而如果有四环素，四环素会和TertR蛋白结合，释放出Tert启动子，后续表达可以进行，并呈现绿色，这是绿色荧光蛋白的表达。如果不含四环素，就没有绿色；有四环素，就显示绿色。这种方法可以直接检测牛奶或其它食品中是否含四环素。
（2）另一个例子是beta-内酰胺（大环内酯）的生物传感器。设计了Blal基因，编码成Blal蛋白，形成dimer二聚体和BlaZ启动子结合，后面的表达无法进行，正常情况下细胞不显色。再设计blaR1基因，编码为blaR1蛋白，它是一个酶，通常情况下无活性，当有beta-内酰胺和其结合后，就激活了blaR1酶的活性。它能把blal蛋白的dimer解聚，释放BlaZ，即可显示颜色。接下来进行了测序证明其正确性，并做曲线显示引入beta-内酰胺后，EGFP的荧光强度与beta-内酰胺浓度的关系。
除了传感器，邓教授还介绍了可控的生物放大器件。
在生物体中，有一个体系叫做T7 Promoter，它是一个强启动子。有其存在时，可让m-RMA增加5倍，在蛋白质层次上可能增加10倍甚至更高。所以在其中加入强启动子T7 promoter，这样就可成为放大器，只有信号放大，不放大噪音。而再加入超控基因，并调控IPTG的浓度，还可以调控其放大的倍数。
还可把前述工作集成到微流控芯片上，课题组开发了一款小型仪器，并做双盲试验，把该仪器测试的结果和台式的实验室大仪器做了比对，结果不错。
第二类的传感器和放大器跟环境激素有关。邓教授主要介绍了类雌二醇类环境激素（壬基酚）的生物传感和放大器件。
邓教授还介绍了辐射生物计量的生物传感和放大器件，这类主要用于航天领域。航天员在太空受到重离子、质子辐射，对健康危害较大，而在太空，物理屏蔽很难有效拦截这类辐射。辐射对人体的损伤主要有对DNA的损伤和产生自由基形成刺激损伤。邓教授介绍了传感器A（基于DNA损伤的传感器）的设计，它采用双稳态传感器的设计，相互制约表达红（有辐射）、绿（无辐射）色荧光蛋白。并介绍了相应的放大器，循环放大和计量放大。传感器B（基于自由基介导的传感器）设计。
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项目成果
