科學家發現細菌Argonaute蛋白生成和載入DNA引導鏈的分子機製

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3月2日,《分子細胞》(Molecular Cell)雜誌線上發表了中國科學院生物物理研究所王豔麗課題組及其合作者關於細菌Argonaute(Ago)蛋白獨立生成和載入DNA引導鏈的最新研究成果,題為Autonomous Generation and Loading of DNA Guides by Bacterial Argonaute

真核生物的Ago蛋白是RNA幹擾通路的重要組分,它們利用小的RNA引導鏈靶向互補配對的RNA分子。RNA引導鏈的成熟和載入是通過不同的酶來完成的一系列催化反應。Ago蛋白也存在於原核生物中,它們參與抵抗外源入侵的DNA。與真核Ago蛋白利用RNA引導鏈靶向RNA分子不同,大量研究表明原核Ago蛋白利用DNA引導鏈靶向DNA分子。但是小幹擾DNA(small interfering DNA, siDNA)引導鏈如何產生並載入到原核Ago蛋白的分子機製依然有待研究。

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嗜熱菌(Thermusthermophilus)的Ago蛋白(TtAgo)能夠在siDNA的引導下幹擾轉化的質粒。這些siDNA引導鏈均是5’磷酸化,長13-25nt。大部分TtAgo結合的siDNA在5’末端是脫氧胞苷,這暗示著引導鏈的生成和載入具有特殊的機製。

在該項研究中,王豔麗課題組及其合作者發現TtAgo能夠獨立生成並選擇性載入具有功能的DNA引導鏈。研究發現,TtAgo能夠降解不穩定的雙鏈DNA,產生小的雙鏈DNA片段,TtAgo能夠選擇性地載入這些降解的DNA,之後引導靶DNA的降解。結合單分子熒光、分子動力學和結構研究,科研人員發現,TtAgo載入雙鏈DNA分子偏好於引導鏈的5’末端相對位置處的過客鏈含有脫氧鳥苷。這就解釋了為什麼TtAgo在體內優先載入含有5’末端脫氧胞苷的引導鏈。

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王豔麗是該文的共同通訊作者,高階工程師盛剛是該文的共同第一作者;生物物理所研究員婁繼忠和博士張勇在分子模擬方面做了重要工作。該項研究得到了國家自然科學基金(項目編號:91440201)以及中科院戰略性先導科技專項(B類,項目編號:XDB08010203)的資助,上海同步輻射光源為該研究提供了重要的技術支援。


» 中國科學院

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