Computation-guided transcription factor biosensor specificity engineering for adipic acid detection
Notice bibliographique
Résumé
Transcription factor (TF)-based biosensors that connect small-molecule sensing with readouts such as fluorescence have proven to be useful synthetic biology tools for applications in biotechnology. However, the development of specific TF-based biosensors is hindered by the limited repertoire of TFs specific for molecules of interest since current construction methods rely on a limited set of characterized TFs. In this study, we present an approach for engineering the specificity of TFs through a computation-based workflow using molecular docking that enables targeted alteration of TF ligand specificity. Using this method, we engineer the LysR family BenM TF to alter its specificity from its cognate ligand cis , cis -muconic acid to adipic acid through a single amino acid substitution identified by our computational workflow. When implemented in a cell-free system, the engineered biosensor shows higher ligand sensitivity, expanding the potential applications of this circuit. We further investigate ligand binding through molecular dynamics to analyze the substitution, elucidating the impact of modulating a single amino acid position on the mechanism of BenM ligand binding. This study represents the first application of biomolecular modeling methods for altering BenM specificity and for gaining insights into how mutations influence the structural dynamics of BenM. Such methods can potentially be applied to other TFs to alter specificity and analyze the dynamics responsible for these changes, highlighting the applicability of computational tools for informing experiments. In addition, our developed adipic acid biosensor can be applied for the identification and engineering of enzymes to produce adipic acid.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».