Agos蛋白指导导向DNA双链切割靶标DNA双链的机制研究取得进展

2014年1月，王艳丽课题组在《ProceedingsoftheNationalAcademyoftheSciencesoftheUnitedStatesofAmerica，PNAS》杂志发表题为“Structure-basedcleavagemechanismofThermusthermophilusArgonauteDNAguidestrand-mediatedDNAtargetcleavage”的论文。该论文在结构生物学水平阐明了细菌的Agos蛋白指导导向DNA双链切割靶标DNA双链的机制。以上研究结果在分子生物学水平也证明了细菌通过Argonaute蛋白介导的DNA干扰机制来对抗转座子和可移动的遗传原件。

RNA沉默现象发现距今20年，对其机制的初解读到现在也仅10年，可是它的出现彻底揭示出生命体另一种基因表达调控方式，改变了人们原本认为非编码RNA在体内不起关键作用的看法，也迅速成为人们研究的热点。随着2006年诺贝尔奖正式授予这一领域的研究成果，该领域的进展更是日新月异。通过对RNA沉默机制的研究，人们发现了由不同小RNA介导的RNA沉默通路，并鉴定了一系列参与RNA沉默通路的关键蛋白。其中，RNA诱导的沉默复合物(RISC)核心成分AGO蛋白日益成为人们研究的焦点。我们发现在原核生物中不仅存在RNA干扰，还存在着DNA介导的DNA沉默现象。

我们报道了三体嗜热杆菌Argonaute(TtAgo)三体蛋白和5’磷酸化的DNA，以及一系列天然靶标（互补的DNA片段）的复合物晶体结构。以上三元复合体结构在非活性状态、活性状态下的底物结合和底物被切割，取得了2.2Å的分辨率，阐明了催化残基的定位机制。催化氨基酸和一对与可切割磷酸盐相关的Mg2+是通过RnaseH型机制进行TtAgo介导的靶标剪切所必需的。另外，这些三元体结构可以帮助理解通过蛋白质和DNA构象的改变来促进非活性状态和活性状态状态之间的转换，以及谷氨酸指在产生具有催化功能DEDD四聚体中的作用。剪切之后，剪切片段和互补的目的靶序列片段形成一个稳定的二聚体。