[发明专利]一种具有信号放大效应的可视化检测爆炸物分子的生物传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种具有信号放大效应的可视化检测爆炸物分子的生物传感器及其制备方法和应用。所述生物感应器的宿主为大肠杆菌，包含如SEQ ID NO.1所示的yqjfC55启动子，能够启动T7 RNA Polymerase的表达，从而激活由T7启动子所启动的甲羟戊酸途径和番茄红素合成途径基因的表达，从而合成肉眼可见的番茄红素。本发明的生物传感器能够感应低浓度的爆炸物分子浓度，将爆炸物分子浓度与番茄红素产量进行偶联，实现爆炸物分子的可视化检测，这种检测操作简单、方便、安全性高。

技术领域

本发明属于基因工程和分子生物学技术领域，具体涉及一种具有信号放大效应的可视化检测爆炸物分子的生物传感器及其制备方法和应用。

背景技术

战区残留爆炸物（例如地雷等）对生命安全和生态系统都造成了不可修复的损伤，因此对地雷进行安全有效的检测具有重要的战略意义。生物传感器可以感应特定化合物后，发生可以被检测的变化，从而达到对特定化合物进行检测的目的。通过生物传感器对残留地雷进行检测是一种有效的手段。

爆炸物（例如地雷）的有效成份为TNT，TNT可分解为多种化合物，如1,3-二硝基苯（1,3-DNB）和2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）。以色列科学家Shimshon Belkin对爆炸物分子2,4-DNT的感应元件，即yqjFC55启动子，利用GFP基因作为报告元件，构建了检测2,4-DNT的生物感应系统。此生物感应系统以GFP作为报告元件，在野外进行爆炸物探测时，需使用仪器进行特定波长的紫外激发，以及绿色荧光信号的收集和分析。但野外情况较为复杂，多种非GFP物质都能在紫外激发下发出绿色荧光，从而产生干扰信号；而且产生的绿色荧光需要在一定的距离范围内进行收集，否则荧光发生散射，距离越远，信号越弱，而对于爆炸物分子，远距离检测是基本的要求，较近距离的检测会增加检测人员的危险性。

因此，目前需要一种能够快速、简单安全检测爆炸物分子的生物传感器。

发明内容

为了实现爆炸物分子的可视化检测，本发明提供了一种具有信号放大效应的可视化检测爆炸物分子的生物传感器的制备方法，以及制备得到的生物传感器及其在爆炸物分子的可视化检测中的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供了一种具有信号放大效应的可视化检测爆炸物分子的生物传感器的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

（1）IspA基因片段经扩增、纯化回收，pACYC-MvaE-MvaS质粒利用Bgl II和Nde I双酶切、纯化回收后，将质粒酶切片段与IspA基因片段进行无缝连接，连接产物转化大肠杆菌感受态细胞，于含抗生素的LB 固体平板上筛选阳性克隆，得到重组质粒pACYC-mvaE-mvaS-IspA；

（2）分别扩增启动子yqjfC55、T7 RNA Polymerase基因以及pACYC-mvaE-mvaS-IspA载体片段，然后将三者扩增产物进行无缝连接，连接产物转化大肠杆菌感受态细胞，于含抗生素的LB 固体平板上筛选阳性克隆，得到重组质粒pACYC-mvaE-mvaS-IspA-yqjfC55-T7RNAP；

（3）将重组质粒pACYC-mvaE-mvaS-IspA-yqjfC55-T7RNAP、甲羟戊酸途径下游表达载体和番茄红素合成基因质粒共转化大肠杆菌感受态细胞，于含抗生素的LB固体平板上筛选到阳性克隆，获得工程菌株XLYC3，即为生物传感器。

进一步的，所述启动子yqjfC55来源于大肠杆菌Escherichia coli，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

进一步的，所述T7 RNA Polymerase基因来源于大肠杆菌Escherichia coli。