近日，湖北大学马立新、刘洋、吴姗等联合基因中心作物品质控制与多组学技术创新团队在嗜中温原核Argonaute蛋白的结构和功能机制研究方面取得新进展。研究成果以“Structural and mechanistic insights into a mesophilic prokaryotic Argonaute”为题在国际权威期刊Nucleic Acids Research（TOP，IF=16.6）在线发表，团队吴绍文副研究员为该论文的共同第一作者。
Argonaute (Ago)蛋白是核酸引导的可编程核酸酶，真核Ago (eAgo)蛋白利用短RNA作为靶向互补RNA序列介导RNA干扰，原核Ago (pAgo)蛋白利用引导DNA或引导RNA同时靶向DNA或RNA。因此，pAgos显示出更广泛的功能。eAgos和大部分长pAgos由6个主要结构域组成：N (N端)、L1 (link1)、PAZ、L2 (link2)、MID和PIWI。在大多数研究的pAgos和eAgos中，目标切割的位置通常在第10和第11个向导核苷酸之间。由于pAgos的蛋白尺寸相对较小，并且在引导结合或靶标识别过程中对特定基序的要求更低，因此pAgos特别是中温性pAgos被认为在核酸操作和基因编辑等方面具有重要潜力。
到目前为止，研究者们已经解析了几种中温性pAgos的结构，但是在其PIWI催化口袋内同时结合金属离子和靶标的活性状态的结构尚未被解析，因此限制了对中温性pAgo切割靶标机制的理解及其应用。来自嗜中温细菌Kurthia massiliensis的KmAgo对引导分子和靶分子表现出广泛特异性，能够同时使用DNA和RNA向导来切割DNA和RNA靶标。本研究结合生化方法、冷冻电镜、定点突变和分子模拟，解析了KmAgo七种不同状态的低温电镜结构，这些结构涵盖了游离态、引导链结合、靶标识别、切割和释放等步骤，揭示了KmAgo在5’P-DNA引导条件下使用独特的DDD催化三联体（而非DEDD四联体）来切割DNA靶标，并鉴定得到几个增强催化活性的位点。研究结果促进了对pAgos分子机制多样性的理解，为开发和优化基于嗜中温pAgos的可编程DNA和RNA操作工具提供了理论基础。
原文链接： https://doi.org/10.1093/nar/gkae820
