TtAgo 蛋白生成和加载 DNA 引导链示意图

3 月 2 日，《分子细胞》（Molecular Cell）杂志在线发表了中国科学院生物物理研究所王艳丽课题组及其合作者关于细菌 Argonaute（Ago）蛋白独立生成和加载 DNA 引导链的最新研究成果，题为 Autonomous Generation and Loading of DNA Guides by Bacterial Argonaute。

真核生物的 Ago 蛋白是 RNA 干扰通路的重要组分，它们利用小的 RNA 引导链靶向互补配对的 RNA 分子。RNA 引导链的成熟和加载是通过不同的酶来完成的一系列催化反应。Ago 蛋白也存在于原核生物中，它们参与抵抗外源入侵的 DNA。与真核 Ago 蛋白利用 RNA 引导链靶向 RNA 分子不同，大量研究表明原核 Ago 蛋白利用 DNA 引导链靶向 DNA 分子。但是小干扰 DNA（small interfering DNA, siDNA）引导链如何产生并加载到原核 Ago 蛋白的分子机制依然有待研究。

嗜热菌（Thermusthermophilus）的 Ago 蛋白（TtAgo）能够在 siDNA 的引导下干扰转化的质粒。这些 siDNA 引导链均是 5’磷酸化，长 13-25nt。大部分 TtAgo 结合的 siDNA 在 5’末端是脱氧胞苷，这暗示着引导链的生成和加载具有特殊的机制。

在该项研究中，王艳丽课题组及其合作者发现 TtAgo 能够独立生成并选择性加载具有功能的 DNA 引导链。研究发现，TtAgo 能够降解不稳定的双链 DNA，产生小的双链 DNA 片段，TtAgo 能够选择性地加载这些降解的 DNA，之后引导靶 DNA 的降解。结合单分子荧光、分子动力学和结构研究，科研人员发现，TtAgo 加载双链 DNA 分子偏好于引导链的 5’末端相对位置处的过客链含有脱氧鸟苷。这就解释了为什么 TtAgo 在体内优先加载含有 5’末端脱氧胞苷的引导链。

王艳丽是该文的共同通信作者，高级工程师盛刚是该文的共同第一作者；生物物理所研究员娄继忠和博士张勇在分子模拟方面做了重要工作。该项研究得到了国家自然科学基金（项目编号：91440201）以及中科院战略性先导科技专项（B 类，项目编号：XDB08010203）的资助，上海同步辐射光源为该研究提供了重要的技术支持。