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通过大肠杆菌代谢工程提高微生物燃料电池的性能以实现吩嗪的生产
摘要：基于介质的微生物电化学系统（例如微生物燃料电池 (MFC)）的设计、开发和应用进展的核心作用之一是通过细胞外电子转移 (EET) 模式在导电电极表面和微生物之间建立有效且成功的通信。大多数基于微生物的系统需要使用人工电活性介质来促进和/或增强电子转移。我们之前的工作建立了一个外源性吩嗪类介质库作为介质系统，以使模型微生物大肠杆菌作为一种有前途的生物技术宿主能够进行 EET。然而，向微生物电化学系统中添加外源性介质具有某些限制性缺点，特别是关于介质对细胞的毒性和增加的运营费用。在此，我们展示了通过将来自铜绿假单胞菌的吩嗪生物合成途径引入大肠杆菌，大肠杆菌能够内源性地自生成吩嗪代谢物的代谢和遗传工程。该生物合成途径包含一个由七个基因组成的吩嗪簇，即 phzABCDEFG（phzA-G），负责从分支酸合成吩嗪-1-羧酸 (PCA)，以及两个另外的吩嗪辅助基因 phzM 和 phzS，用于催化 PCA 转化为绿脓素 (PYO)。我们展示了通过电化学测量、RNA 测序和显微镜成像收集的工程化大肠杆菌细胞的特征。最后，工程化大肠杆菌细胞用于设计性能增强的微生物燃料电池，最大功率密度从未工程化大肠杆菌细胞的 127 ± 5 mW m − 2 增加到基因工程的、产生吩嗪的大肠杆菌的 806 ± 7 mW m − 2。我们的结果表明，将异源电子穿梭引入大肠杆菌可以提高电池的性能。大肠杆菌不仅是一种有效的策略，而且是一种很有前途的策略，可以在活生物电化学系统中建立有效的电子介导，并提高与 MFC 电流产生和功率输出相关的整体 MFC 性能。关键词：微生物燃料电池、基因工程、性能改进、细胞外电子转移 ■ 介绍
大肠杆菌中的全基因组 CRISPR-Cas9 筛选确定了有效靶向的设计规则
图 1. 全基因组 Cas9 杀灭筛选揭示了大规模消耗模式。a) 在携带受 Ptet 启动子控制的 cas9 的大肠杆菌菌株 LC-E19 中引入全基因组的向导 RNA 文库。细胞在 1nM aTc 存在下生长，并在诱导前和诱导后几小时对向导 RNA 文库进行测序。b) 散点图显示基因组周围向导的 log2FC。黑线表示窗口大小为 6kb 的移动平均值（圆外线：log2F=2，圆心：log2F=-6）。c) aTc 诱导 2H、4H 和 6H 后基因组周围向导 RNA 消耗的移动平均值。d) 在不同向导 RNA 存在下进行 Cas9 诱导后的延时显微镜检查。e) qPCR 测量的质粒拷贝数倍数变化，以非靶向对照为标准。点表示独立的生物学重复，黑条表示中位数。
EIF2AK4-EIF2A/eIF2 alpha-ATF4 通路的激活可触发对克罗恩病相关粘附侵袭性大肠杆菌感染的自噬反应
摘要 克罗恩病 (CD) 患者的肠粘膜被粘附侵袭性大肠杆菌 (AIEC) 异常定植。AIEC 感染后，宿主细胞中会诱导自噬以抑制细菌细胞内的复制。但其潜在机制仍然未知。在这里，我们研究了 EIF2AK4-EIF2A/eIF2 a -ATF4 通路在 AIEC 感染自噬反应中的作用。我们发现，用 AIEC 参考菌株 LF82 感染人肠上皮 T84 细胞会激活 EIF2AK4-EIF2A-ATF4 通路，磷酸化 EIF2AK4、磷酸化 EIF2A 和 ATF4 水平升高就是明证。EIF2AK4 耗竭抑制了 LF82 感染后自噬激活，导致 LF82 细胞内复制增加和促炎细胞因子产生增加。从机制上讲，EIF2AK4 耗竭抑制了 LF82 诱导的 ATF4 与多个自噬基因（包括 MAP1LC3B、BECN1、SQSTM1、ATG3 和 ATG7 ）的启动子结合，进而抑制了这些基因的转录。LF82 感染野生型 (WT) 而非 eif2ak4 ¡ / ¡ ，小鼠激活了 EIF2AK4-EIF2A-ATF4 通路，诱导了肠细胞中的自噬基因转录和自噬反应。因此，eif2ak4 ¡ / ¡
大肠杆菌中鞭毛蛋白表达和运动的启动子驱动的调节
合成生物学为工程生物系统提供了强大的工具，用于不同的应用。然而，在实现现实世界应用（例如环境生物修复或用于靶向药物的治疗微型机器人）之类的实际应用之前，主要的挑战一直存在。这项研究旨在通过在大肠杆菌中使用工程启动子调节基因表达来精确控制细菌运动。我们专注于模型生物的大肠杆菌，并通过工程化鞭毛蛋白的表达来操纵其运动，这是一种至关重要的细菌运动蛋白。为了实现这一目标，采用了特定的遗传启动子来调节鞭毛蛋白的产生，从而决定了这些细菌的运动能力。启动子启用了针对鞭毛蛋白表达的有针对性的调整，这反过来允许增强或抑制细菌运动。有趣的是，启动子设计参数与基因表达水平之间的关系是非线性的，突出了复杂的基础动力学。最佳细菌运动发生在30°C，说明了环境因素的影响。我们的发现证明了使用基因工程策略有效调节运动型等复杂微生物表型的能力。结果不仅扩展了我们对细菌基因调节的理解，而且还强调了合成生物学在创建各种生物技术应用中创建功能和适应性的微生物表型方面的变革潜力。
来自Saboba区和Bolgatanga Municipality Ghana的食源沙门氏菌和大肠杆菌的基因组表征
肠道沙门氏菌和大肠杆菌是与人类和动物中食源性疾病有关的众所周知的细菌。为它们的进化，毒力因素和抗药性确定提供了宝贵的见解。这项研究旨在表征先前分离的沙门氏菌（n = 14）和e。大肠杆菌（n = 19），使用全基因组测序中的牛奶，肉及其相关的餐具。在加纳，大多数沙门氏菌血清射手（弗雷斯诺，普利茅斯，iftantis，fivantis，give和orle-ans）在加纳尚待报道。大多数沙门氏菌分离株都是泛敏感的，但是赋予fosfomycin的抗性的基因（Fosa7。2）和四环素（TET（a））分别在一个和三个分离株中检测到。七个沙门氏菌分离株带有INCI1-I（Gamma）质粒复制子。尽管在沙门氏菌菌株中抗菌抗性并不常见，但大多数（11/19）E。大肠杆菌菌株至少具有一个分辨率基因，近一半（8/19）具有多药耐药性和携带质粒。19 e中的三个。大肠杆菌菌株属于通常与肠道e e相关的血清。大肠杆菌（EAEC）病原体。虽然属于毒力相关谱系的菌株缺乏关键质粒编码的毒力质粒，但在大多数E中都检测到了几种质粒复制子。大肠杆菌（14/19）菌株。被这些病原体污染的食物可以作为疾病传播的工具，带来严重的公共卫生风险，并需要严格的食品安全和卫生习惯，以防止爆发。因此，需要进行持续的监视和预防措施，以阻止食源性病原体的传播并降低加纳相关疾病的风险。
抗菌素抗性作为金黄色葡萄球菌，大肠杆菌或克雷伯氏菌SPP后复发性菌血症的危险因素。社区发作的细菌
ntimicrobial抗药性（AMR）是全球主要的健康问题，与2019年全球估计495万人死亡有关（1，2）。尽管已经对AMR对临床和经济结果的影响进行了广泛的研究，但对AMR对感染反复感的影响相对较少，这是一项重大事件，导致大量疾病，死亡和医疗保健成本（3）。复发在菌血症患者中特别关注，他们通常脆弱并且患有潜在的疾病，因为菌血症与高死亡率和AMR有关（4）。AMR与更大的感染严重程度，治疗衰竭更高的风险以及更长的住院时间有关，所有这些都可能影响复发的风险（5-7）。很少有研究研究AMR是复发性菌血症的潜在危险因素，并且所有研究都限于归因于引起初始感染的同一细菌的感染的复发（8-13）。相反，少数不针对特定细菌物种或患者人群（例如，具有潜在条件的人）和研究危险因素在1年内复发的危险因素并不认为AMR是潜在的危险因素（14-16）。然而，在研究AMR与复发之间的联系时，重要的是要考虑延长的微生物不平衡，即广谱抗生素暴露（即标准细菌治疗）可以诱导宿主微生物组。AMR在初始菌血症发作中可能会增加这种不平衡包括对宿主对定殖和感染的易感性的影响（17）以及对抗生素耐药细菌的选择和持续时间的影响，例如，扩展的谱β-内酰胺酶（ESBL）可能会超过1年 - 产生肠tocteriaceae（18）。
从红树林土壤和药物废水中分离出来的velezensis和cupriavidus basilensis对新霉素的有效降解 抗生素负载的骨水泥和负压伤口疗法的临床疗效在多药耐药的生物中糖尿病足溃疡：回顾性分析 T淋巴细胞中调节免疫受体的替代剪接：一种新鉴定的抗癌药物免疫疗法的机制 Marfan综合征：动物模型的见解 STEM教育中的计算思维：当前最新... 功能多样性对哥斯达黎加可可农林系统中生态系统服务的影响 携带MCR的临床大肠杆菌的传播... 随机临床试验的荟萃分析 每周一次的半卢比特单药治疗在患有Prader-Willi综合征，肥胖和2型糖尿病的年轻受试者中的功效和安全性：病例报告 比较分析
新霉素是一种氨基糖苷抗生素，被广泛用于预防疾病的兽医医学。生物降解是从环境中去除新霉素的关键途径。迄今为止，仅记录了Ericae的白rot真菌versicolor和Ericoid Mycorrhizal真菌rongus rhizoscyphus ericae，以有效地降解新霉素。然而，尚无报道称为新霉素能力的细菌物种，突显了与新霉素修复有关的微生物研究的显着差距。在这项研究中，分别通过富集培养和逐渐适应性化，从药物废水和无新霉素的红树林土壤中分离出了cuprividus basilensis和velezensis。这些分离株显示新霉素的降解速率为46.4和37.6％，在96小时内，100 mg·l -1新霉素作为唯一的碳源。cuprividus basilensis的补充硫酸铵的降解率达到50.83％，而velezensis芽孢杆菌的降解速率为58.44％的可溶性淀粉的优质降解效率为58.44％。我们的发现为新霉素的微生物降解提供了宝贵的见解。首次分离出两种新霉素的细菌。在4天内，这两种物种都将新霉素降解为唯一的碳源或在合成代谢条件下。微生物适应新霉素应激，并超过了受污染源的微生物。这挑战了以下假设：抗生素降解的微生物主要起源于污染的环境。这些发现扩大了已知的新霉素降解微生物的多样性，并证明了它们从药物废水中去除难治性新霉素的潜力。
小分子调控的 sgRNA 能够通过 Cas9 控制大肠杆菌中的基因组编辑
CRISPR-Cas9 已为广泛应用的基因编辑带来了巨大进步。为了进一步发挥 Cas9 的效用，人们一直在努力实现对其核酸酶活性的时间控制。虽然不同的方法都侧重于调节哺乳动物细胞中的 CRISPR 干扰或编辑，但所有报道的方法都无法控制细菌中的核酸酶活性。在这里，我们开发了 RNA 接头，将茶碱和 3-甲基黄嘌呤 (3MX) 结合适体与 sgRNA 结合起来，从而实现大肠杆菌中的小分子依赖性编辑。这些可激活的向导 RNA 能够实现对体内基因编辑的时间和转录后控制。此外，它们还减少了因基因组切割而导致的宿主细胞死亡，这是 CRISPR 介导的细菌重组的主要限制。
使用大肠杆菌作为宿主进行重组胰岛素生产的挑战
在马来西亚，糖尿病 (DM) 的患病率取决于性别、年龄和种族等因素，其中女性、老年人和印度族群的糖尿病患病率最高。在构成研究样本的 103,063 名参与者中，基于人群的研究中按性别划分的糖尿病患病率男性为 13.80%，女性为 14.54%，而糖尿病前期的患病率女性为 11.40%，男性为 10.98%（Akhtar 等人，2022 年）。就年龄而言，从本研究可以看出，随着年龄的增长，糖尿病的患病率呈明显上升趋势，从 20-29 岁年龄组的 3.16% 上升到 30-45 岁年龄组的 13.71%，46-59 岁年龄组的 25.66%，60 岁及以上年龄组的 33.45% (Akhtar et al., 2022)。种族和民族也会影响糖尿病的患病率。在所有种族中，印度人亚群的糖尿病患病率最高，为 25.10%，其次是马来人（15.25%）、华人（12.87%）、土著人（8.62%）和其他（6.91%）。马来西亚口服降糖药 (OHA) 市场规模在 2025 年达到 2.8222 亿美元，预测期内 (2025-2030) 的复合年增长率超过 3%。药物主要属于以下类别：双胍类、α-葡萄糖苷酶抑制剂、多巴胺-d2 受体激动剂、钠-葡萄糖协同转运体-2 (SGLT-2) 抑制剂、二肽基肽酶-4 (DPP-4) 抑制剂、磺酰脲类和格列奈类 (马来西亚口服抗糖尿病药物市场规模 | Mordor Intelligence，2025 年)。
饮食饮食中补充剂减弱肠毒素大肠杆菌（ETEC）诱导的炎症反应和小猪的肠壁功能障碍
在动物肠道中未被宿主使用的铁可以直接由微生物（尤其是有害的生物）使用。有机铁（例如Fe-Gly）在体内具有较高的消化率和吸收效率。目前尚不清楚它是否可以减少ETEC对铁的利用，从而减轻ETEC感染造成的伤害。该实验主要研究将Fe-gly添加到饮食中对被ETEC感染的断奶小猪的生长性能，铁营养状况和肠形态的影响。研究发现，在饮食中增加50 mg的Fe-gly会显着增加30.6和35.3％（p <0.05），并减轻了腹泻问题，并降低了ETEC感染引起的生长绩效。腹泻率降低了40％（从31.25％降低至18.75％）。除了保护小猪的健康外，添加Fe-gly还可以提高Piblet血清中的TIBC水平（P <0.05），从而增强了它们结合和转运铁的能力。从基因表达结果和组织段结果中，添加Fe-Gly也可以减轻ETEC挑战在某种程度上引起的空肠的损害（p <0.05）。总而言之，增加50毫克的Fe-gly可以满足小猪的每日需求，提高铁的利用效率并减少肠中的残留铁。这减少了用于肠道病原性微生物的铁，从而抑制了肠道病原体的增殖并确保小猪的肠道健康。