能源部/联合基因组研究所 JGI开发的基因工程技术覆盖了美国化学学会合成生物学
学分:韦恩·基夫/伯克利实验室 2019年，JGI的Yasuo Yoshikuni和他的团队在《自然微生物学》杂志上宣布了合成生物学家工具包的一个重要补充:一项与ch assis(或菌株)无关的重组酶辅助基因组工程技术
CRAGE使科学家能够一步将大块的脱氧核糖核酸(高达60 kb)直接插入基因组
“CRAGE是我们为用户提供主机工程能力的核心，”JGI总监奈杰尔·芒西说
利用CRAGE，JGI建立了一个微生物宿主组合，用户可以选择进行工程改造
“与JGI用户一起试用这种新兴技术将使我们能够评估CRAGE的影响，包括这种应用如何扩展，”芒西说
JGI团队已经证明了CRAGE是一个多功能的工程系统，允许科学家进行全基因组筛选和探索生物合成途径
到目前为止，JGI已经成功驯化了大约60个菌株，将一个基因序列插入其中，作为“着陆垫”
穆恩西补充说，“一旦你在一个菌株中有了一个着陆垫，你就可以传送多种类型的有效载荷，比如单个基因、整个路径、基因组编辑工具和报告员。”
" 例如，JGI第一次使用基因重组技术，用新的生物合成基因簇来改造驯化的细菌菌株
血糖生成素是对人类和生态系统健康有价值的多种分子
但是细菌经常不能在实验室中表达它们的BGC分子
通过将驯化的近亲基因工程化，JGI科学家可以解除基因工程对基因工程的抑制，使科学家能够看到基因工程产生的分子
关于这一壮举的更多信息，请看劳伦斯·伯克利国家实验室(伯克利实验室)新闻中心的报道和《生物技术的当前观点》中的这篇文章
现在，CRAGE正被应用于其他合成生物学问题
例如，由不列颠哥伦比亚大学的史蒂文·哈拉姆领导的一群JGI用户最近部署了CRAGE来快速标记E
以便监测共培养中的种群动态
这些实验旨在为稳定的合成微生物群落的工程设计提供信息，以利用它们的联合代谢
因为结合在一起，微生物可以比单一菌株更有效地产生化合物
在发表于《合成生物学》的工作中，该团队使用CRAGE在大肠杆菌中插入了一个荧光标记
大肠杆菌，允许团队模拟不同合成大肠杆菌之间的竞争动态
共培养的大肠杆菌菌株
吉库尼、马特·布劳和他们的团队还利用CRAGE创造了一个植物施肥微生物群
在《应用和环境微生物学》的报道中，研究人员用酶改造了根细菌假单胞菌和罗尔斯顿菌，使磷酸盐对植物具有生物利用度
当这些工程菌与模式植物拟南芥一起使用时，植物比与非工程菌株一起生长时生长得更好
他们的工作将吉国和JGI的同事荆轲和王冰在《生物技术趋势》评论文章中提出的想法付诸实践
Yoshikuni的团队最近也升级了CRAGE技术
新系统CRAGE-Duet不是只容纳一个DNA插入，而是可以容纳两个DNA构建体，一次可以插入的DNA量翻了一番
在《美国化学学会合成生物学》中详细介绍的一个项目中，吉库尼和JGI的郑扬芳和特伦特·诺森与北卡罗来纳大学教堂山分校的JGI长期合作者杰弗瑞·丹格尔合作，利用CRAGE-Duet用荧光标记改造猴假单胞菌，使细菌在植物根部定居可视化——这是研究植物-微生物相互作用的原理证明
CRAGE最近的最后一项进展是添加了CRISPR酶Cas9
最初，CRAGE仅用于插入感兴趣的基因
但是现在，有了Cas9，CRAGE可以用于精确的基因组编辑
这意味着科学家可以修改基因表达，或删除基因，所有这些都具有CRAGE的快速工程能力
吉库尼和他的团队在PLOS一号上展示了Cas9和CRAGE的使用，在四种γ-原生细菌物种中进行不同的基因缺失工程，然后无缝地移除编辑机器
这些合作和技术进步表明CRAGE风靡一时——感兴趣的研究人员现在可以要求这种能力
作为全年社区科学计划的一部分，科学家可以申请在一组精选的细菌菌株中使用CRAGE
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