2018年4月12日《自然-通讯》期刊上，赖斯大学的科学家引入了一种新技术来提高或降低双组分系统的灵敏度。该技术可改进现有生物传感器用于诊断肠道细菌、检测环境污染物或自动控制土壤养分水平。 　 

　　如图所示，细胞信号传导途径中蛋白质的磷酸化可通过对组氨酸激酶蛋白（左上）和应答调节蛋白（右下）的突变进行操纵，从而提高或降低细菌生物传感器的灵敏性。 

　　双组分传感器是该研究的重点，它是一种大型的遗传编码传感器，细菌用于感测特定的输入并开启特定的基因以响应环境的变化。双组分系统可以通过多种输入触发，包括气体、血液中的血红素分子、糖、肠道多糖、人类激素、植物激素甚至是光。然而，这些传感器都以相同的方式运作，都通过磷酸酶和激酶调节通路。虽然这些传感器已经有三十年的历史，但它们不够灵敏，此次研究旨在减少开启所需的投入量。 

　　磷酸酶活性对于细胞中的调节和信号传递是必不可少的，可以对双组分系统的检测阈值产生显着的影响。先前的研究已经表明，组氨酸激酶的突变可用于控制调节蛋白的磷酸化程度。此次研究首次提出可以使用磷酸酶突变来调节其投入的敏感性。研究者已经确定了用于双组分传感器的25,000多个细菌基因组，该策略对其中大部分都有效。 

　　研究者在一病鼠肠道内使用一种硝酸盐传感器，磷酸酶突变可使硝酸盐传感器的效率提高了100倍。研究者还利用这项技术设计了一种土壤枯草芽孢杆菌，以感应土壤中硝酸盐（肥料）浓度，这个系统将与麻省理工学院的研究者合作开发合成生物学调节通路，以便在不施用肥料的情况下也能保持土壤的最佳含氮量。