近日，湖北大學馬立新、劉洋、吳姍等聯合基因中心作物品質控製與多組學技術創新團隊在嗜中溫原核Argonaute蛋白的結構和功能機製研究方麵取得新進展。研究成果以“Structural and mechanistic insights into a mesophilic prokaryotic Argonaute”為題在國際權威期刊Nucleic Acids Research（TOP，IF=16.6）在線發表，團隊吳紹文副研究員為該論文的共同第一作者。
Argonaute (Ago)蛋白是核酸引導的可編程核酸酶，真核Ago (eAgo)蛋白利用短RNA作為靶向互補RNA序列介導RNA幹擾，原核Ago (pAgo)蛋白利用引導DNA或引導RNA同時靶向DNA或RNA。因此，pAgos顯示出更廣泛的功能。eAgos和大部分長pAgos由6個主要結構域組成：N (N端)、L1 (link1)、PAZ、L2 (link2)、MID和PIWI。在大多數研究的pAgos和eAgos中，目標切割的位置通常在第10和第11個向導核苷酸之間。由於pAgos的蛋白尺寸相對較小，並且在引導結合或靶標識別過程中對特定基序的要求更低，因此pAgos特別是中溫性pAgos被認為在核酸操作和基因編輯等方麵具有重要潛力。
到目前為止，研究者們已經解析了幾種中溫性pAgos的結構，但是在其PIWI催化口袋內同時結合金屬離子和靶標的活性狀態的結構尚未被解析，因此限製了對中溫性pAgo切割靶標機製的理解及其應用。來自嗜中溫細菌Kurthia massiliensis的KmAgo對引導分子和靶分子表現出廣泛特異性，能夠同時使用DNA和RNA向導來切割DNA和RNA靶標。本研究結合生化方法、冷凍電鏡、定點突變和分子模擬，解析了KmAgo七種不同狀態的低溫電鏡結構，這些結構涵蓋了遊離態、引導鏈結合、靶標識別、切割和釋放等步驟，揭示了KmAgo在5’P-DNA引導條件下使用獨特的DDD催化三聯體（而非DEDD四聯體）來切割DNA靶標，並鑒定得到幾個增強催化活性的位點。研究結果促進了對pAgos分子機製多樣性的理解，為開發和優化基於嗜中溫pAgos的可編程DNA和RNA操作工具提供了理論基礎。
原文鏈接： https://doi.org/10.1093/nar/gkae820
