2019年5月20日Nature Chemical Biology报道，美国莱斯大学的合成生物学家破解了细菌感知系统，该系统可用于混合和匹配多种感官输入和遗传输出。该技术有望用于医学诊断、致命病原体研究、环境监测等领域。 
　　双组分系统（Two-component systems，TCSs）是指存在于细菌内的一种信号传导系统，细菌通过感受外界环境变化、调控生存、毒力因子表达来维持自身生存，是细菌适应选择压力的一种机制。该系统的结构在不同细菌中都非常类似，都由组氨酸激酶和反应调节子组成。其中，组氨酸激酶具有激酶、磷酸转移酶和磷酸酶的活性，是双组分系统通路中的核心蛋白。其机制是外界信号作用于组氨酸激酶的膜外配体结合域，使组氨酸发生自身磷酸化，并将磷酸基团转移到反应调节子上而产生一系列的调控反应。  
　　TCS是合成生物学最大的多步信号转导通路家族，是非常有价值的传感器系统。但是，大多数TCS仍未被定性或者难以进入应用程序。主要的挑战包括许多TCS的输出启动子还未探明、受到交叉调控以及在异源宿主中不起作用。 
　　此次，研究者证明了反应调节子DNA结合域中的两个最大家族可以互换，具有显著的灵活性，使相应的TCS能够重新连接合成输出启动子。研究利用这种可塑性来消除交叉调节，在革兰氏阳性宿主中消除革兰氏阴性TCS，并设计一个被激活1300倍的系统。最后，研究者应用DNA结合域交换技术将未表征的Shewanella oneidensis TCSs应用于大肠杆菌中，发现了以前未曾鉴定的pH传感器。这项工作将加速基础TCS研究，并有望设计出具有多种应用的基因编码传感器系列。 
　　吴晓燕 编译自https://www.sciencedaily.com/releases/2019/05/190520125759.htm 
　　原文链接：https://www.nature.com/articles/s41589-019-0286-6 
　　原文标题：Rewiring bacterial two-component systems by modular DNA-binding domain swapping. Nature Chemical Biology, 2019