In Vitro Detection of Glyphosate by Coupling Enzymatic Conversion and Transcriptional Biosensors.
ACS Synth Biol · 2026 · 15:2994-3004 · PMID 42287255 · 등급6 세포·모델 in vitro · 농업과 정책 > 기타·종설 · 사람
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농약 및 제초제(예: 글리포세이트)의 과사용은 인간과 환경 건강에 미칠 수 있는 잠재적 부정적 영향으로 인해 주요한 전 세계적 관심사이다. 이는 모니터링 및 완화 노력에 있어 이러한 환경 화학 오염물질을 신속하게 검출하는 것을 필요로 한다. 본 연구에서 이전에 개발된 리간드 유도(ligand induction)에 의해 활성화되는 RNA 출력 센서(ROSALIND) 세포자유 생물센서 플랫폼은 화학적 표적을 감지하고 시험관 내에서 리포터 유전자 발현을 활성화하는 전사 인자를 통해 화학 물질의 신속한 현장 검출을 가능하게 한다. 그러나 현재 ROSALIND는 화학 리간드에 직접 결합하여 신호를 전달하는 알려진 전사 인자에 의존하므로, 이 기술로 검출할 수 있는 화학 물질의 범위가 제한적이다. 본 연구에서는 관심 있는 화학 표적을 검출 가능한 화합물로 전환하는 효소를 통합하여 ROSALIND를 확장하였다. 우리는 글리포세이트계 제초제인 글리포세이트를 해당 전사 인자 AllR에 결합하도록 효소적으로 글리옥실산으로 전환시켜 감지하도록 ROSALIND를 설계함으로써 이 디자인의 원리 증명(proof-of-principle)을 보여준다. 본 연구는 시험관 내 전사 생물센서를 효소적 전환 경로와 인터페이스하여 확장하는 워크플로우를 개발하였으며, 실제 응용을 위한 기능성 글리포세이트 센서 개발의 기반을 마련하였다.ORIGINAL ABSTRACT
Overuse of pesticides and herbicides, such as glyphosate, is a major global concern due to potential negative impacts on human and environmental health. This makes rapid detection of these environmental chemical contaminants necessary for monitoring and mitigation efforts. Our previously developed RNA output sensor activated by a ligand induction (ROSALIND) cell-free biosensor platform enables rapid, point-of-need detection of chemicals through transcription factors that sense chemical targets and activate reporter gene expression in vitro. However, ROSALIND currently relies on known transcription factors that directly bind chemical ligands to transduce a signal, limiting the range of chemicals that can be detected by this technology. Here, we expand ROSALIND to incorporate enzymes that convert chemical targets of interest into detectable compounds. We show a proof-of-principle of this design by engineering ROSALIND to detect the herbicide glyphosate by enzymatically converting it to glyoxylate, which binds the transcription factor AllR to activate the gene expression. This work develops a workflow for expanding in vitro transcription biosensors by interfacing them with enzymatic conversion pathways and lays the groundwork for developing functional glyphosate sensors for real-world applications.| 저자 | Rasmussen, R. A.; Brown, D. M.; Lucci, T. J.; Chiravuri, R.; Li, Y.; Lucks, J. B. |
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| 저널 | ACS synthetic biology |
| 권·호·쪽 | 15(7), 2994-3004 |
| PMID | 42287255 |
| DOI | 10.1021/acssynbio.6c00152 |
| MeSH | Glyphosate; Glycine; Biosensing Techniques; Herbicides; Transcription Factors; Transcription, Genetic |