开源新工具加速全基因组设计和评估
　　据《BMC生物信息学》日前报道，美国伊利诺伊大学的研究者开发了首个用于全基因组设计和评估CRISPR/Cas9实验的gRNA序列的开源软件工具——CROPSR。全基因组方法显著减少了设计CRISPR实验（包括通过PCR验证）所需的时间，但第一次运行时每个基因组需要花费很长时间进行一次计算。为了更好地满足作物遗传学家的需求，突破其他软件包对gRNA序列设计和评估的限制，研究者开发了一种新的机器学习模型——CROPSR评分模型，该模型同时避免当前可用的工具有时无法为重复的、富含A/T的基因组区域提供指导的局限。研究表明，CROPSR评分模型显著提高了全基因组设计和gRNA序列预测准确性，在作物基因和非作物基因组中都是如此。
　　CROPSR评分模型为科学界开展CRISPR/Cas9敲除实验提供了一种新方法和新工作流程。该方法显著缩短了设计CRISPR实验所需的时间，同时降低了对复杂作物基因组的研究难度。这将加速生物能源作物的发展，以及更广泛的作物改良和其他基因编辑研究。
　　相关论文信息：https://doi.org/10.1186/s12859-022-04593-2
　　工程微生物储备营养应对极端环境
　　据《美国化学会—合成生物学》日前报道，英国布里斯托大学和德国汉堡大学的研究人员设计了具有内部营养储备的细菌。它们可以在需要时释放这些储备的营养，以应对极端环境，这使工程微生物扩大规模成为可能，为基于工程微生物的更强大的生物技术铺平了道路。
　　合成生物学让科学家可以对生物体进行改造，为工业产品的可持续生产提供创新解决方案。但迄今，许多工程生物系统都很脆弱，从实验室环境中移出时很容易发生破裂，这使得它们的应用和扩大规模变得困难。
　　为了解决这个问题，该团队设想在细胞内建立蛋白质储备，然后在条件困难且需要额外营养时将其释放。为了创建这样一个系统，该团队对细菌进行了改造，以产生细胞不能直接使用的蛋白质，但这些蛋白质可以被蛋白酶识别，当营养物质缺乏时，这些蛋白酶就会被调用以释放构建储备蛋白质的氨基酸，释放的氨基酸使细胞继续生长。
　　研究团队建立了一个数学模型，模拟许多不同的场景，分析蛋白质储备的多少、分解速度与营养物质稀缺时间长度之间的平衡。该模型表明，如果这些因素能够正确组合，细胞可以完全不受环境变化的影响。
　　该研究证明，精心管理关键的细胞资源，对工程化细菌来说是一种非常有价值的操作，这种能力在将工程生命系统部署到复杂现实世界环境方面显得尤为重要。该研究将有助于为更强大的工程细胞技术铺平道路，使工程细胞技术以更加安全和可预测的方式运行。
　　相关论文信息：https://doi.org/10.1021/acssynbio.1c00490
　　新型微生物电池可高效利用太阳能
　　寻求可持续能源成为当前社会的关键挑战之一。据《美国化学会志》日前报道，亚利桑那州立大学研究者开发了一种结合生物体和电池的专利混合设备，能够通过增加细胞能量流动来产生储存能量。
　　自然光合作用往往受到各种限制，生物体的反馈调节机制使细胞利用太阳能的效率非常有限。现在，研究者通过基因修饰使光合微生物（蓝细菌）可以从外部来源获得电子，并利用这些电子为化学反应提供动力，从而使其能够被人类应用，研究人员将这种方法称为微生物电光合作用（MEPS）。
　　光激活光系统II（PSII）是在光合作用中进行水分解的关键步骤。然而，PSII易受光诱导损伤，限制了光合作用的速率。研究者开发的新型微生物电光合系统，在缺失PSII的活集胞藻（ΔpsbB）细胞中使用氧化还原介质与电极一起驱动电子传输，产生的光相关电流随着光强度的增加而增加，能够达到2050μmol光子m-2s-1，产生113μmol电子h-1mg-chl-1的传输速率和150Am的平均电流密度-2s-1mg-chl-1。P700+还原动力学表明初始速率超过了野生型PSII驱动的电子传递。电子传递发生在细胞色素b6f复合物之前，以实现NADPH和ATP的产生。
　　这项工作展示了一种可以驱动光合电子传递的电化学系统，为光合作用基础研究提供了一个平台，为提高高光强度下光合性能提供了一个新思路。
　　相关论文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.1c09291