张智英教授团队在原核Argonaute蛋白研究方面取得重要进展

近日，我院张智英教授团队在原核Argonaute蛋白在体内环境（in vivo）具有DNA干扰属性的研究取得重要进展。研究论文以“Prokaryotic Argonaute Protein from Natronobacteriumgregoryi Requires RNAs To Activate for DNA Interference In Vivo”为题在《mBio》上发表。动物科技学院博士毕业生邢佳妮和在读博士生麻丽霞为共同第一作者，张智英教授和加拿大韦仕敦大学Joe S. Mymryk教授为共同通讯作者。  

由于原核Argonaute蛋白在体外条件下具有切割DNA或RNA的能力，使其有望被开发成为新一代“人工核酸酶”，从而被用于基因组编辑。目前关于原核Argonaute蛋白的研究虽然十分热门，但是证明Argonaute在体内（in vivo）具有“核酸酶”功能的研究成果几乎一片空白。张智英教授团队多年来从事基因编辑研究，并致力于在体内研究原核Argonaute蛋白的功能和工作机制，发现NgAgo在大肠杆菌细胞内可以由特定的RNA激活其核酸酶活性，从而靶向切割质粒DNA导致其线性化；并在基因组和质粒DNA的同源序列之间形成DNA干扰，以消除外源DNA产量；并进一步利用T7噬菌体证实NgAgo及其突变体蛋白可以显著保护大肠杆菌细胞不被T7噬菌体裂解，同时破坏噬菌体基因组DNA为细菌提供免疫防御系统。以上结果都表明原核Argonaute蛋白作为原核生物的固有的防御系统以行使其生理功能。

该研究阐述了原核Argonaute蛋白在细菌细胞内的作用机理，解决了数十年来原核Argonaute蛋白研究领域的难题，并首次在细菌细胞内实现利用NgAgo蛋白切割DNA。该研究创新性地提出NgAgo蛋白作为原核生物防御机制的“监视”假说：原核Argonaute蛋白被外源核苷酸（例如病毒或质粒）启动子的转录产物激活并靶向清除外源核苷酸以防御病毒和外源DNA的入侵。本研究为今后将原核Argonaute蛋白开发成为替代CRISPR/Cas9的新一代基因编辑工具奠定了重要的理论基础。

该研究成果受到国家有关项目的资助。

原文链接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/mbio.03656-21