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中科院发现两种肠道微生物的Ago酶常温切略

2020年10月17日 栏目:时尚

中科院发现两种肠道微生物的Ago酶常温切割DNA,且是韩春雨的NgAgo的近亲2019年7月30日,中科院动物研究所王皓毅团队和中科院北
中科院发现两种肠道微生物的Ago酶常温切割DNA,且是韩春雨的NgAgo的近亲

2019年7月30日,中科院动物研究所王皓毅团队和中科院北京生命科学研究院赵方庆团队合作,在 Cell Discovery 杂志发表了题为:Argonaute proteins from human gastrointestinal bacteria catalyze DNA-guided cleavage of single- and double-stranded DNA at 37 °C 的研究论文。

该论文发现了来自人类胃肠道细菌的两种Ago蛋白(CpAgo、IbAgo)可在37℃下在DNA引导下实现对DNA单链和双链的切割。而CpAgo和IbAgo,也是韩春雨发现的NgAgo的近亲。

前情回顾

2016年5月2日,韩春雨(河北科技大学)作为通讯作者在 Nature Biotechnology 杂志发表论文,韩春雨使用来自格氏嗜盐碱杆菌(Natronobacterium gregoryi)的Argonaute,简称NgAgo,称NgAgo可在DNA引导下,实现对人类细胞的DNA基因编辑。这1成果很快引发巨大轰动,韩春雨老师此前籍籍无名,几近一夜之间成为学术界网红,被赞誉为“在三流学校取得世界一流原创成果,打破国际基因编辑技术垄断”。

但这1成果随后招致广泛质疑,2017年8月3日,韩春雨撤回该论文。2018年8月31日,河北科技大学取消了韩春雨所获得的荣誉称号,终止了韩春雨团队承当的科研项目并收回了科研经费,收回了韩春雨团队所获校科研绩效嘉奖。

2019年4月4日,预印本网站BioRxiv上线了一篇来自美国普渡大学研究人员的文章,表明NgAgo通过核酸内切酶活性介导增强大肠杆菌的同源重组。

2019年6月,韩春雨在预印本网站BioRxiv上传了一篇题为Background free tracking of single RNA in living cells using catalytically inactive CasE 的文章。开发了一种新型的活细胞RNA追踪成像工具——VN-dCasE-VC,文章中称这一新型成像工具效果和可用性更强。

本论文的解读

真核生物的Argonaute蛋白(eAgo)是RNA干扰(RNAi)途径中的关键参与者,其作用是作为RNA引导的RNA内切核酸酶。

原核生物的Argonaute蛋白(pAgo)则功能多样,其中一些可以在同源小DNA的引导下靶向DNA。

但是,大多数pAgo,例如TtAgo、PfAgo、MjAgo等等,它们来自嗜热菌,在65°C以上的温度下发挥最好功能,这1特性使得它们不太可能被用作正常生物的基因组编辑工具。

由于大多数原核Ago蛋白(pAgo)来自嗜热菌,它们在高温下有活性,它们不能在常温状态下工作,而人类等哺乳动物细胞明显不能在高温下生存。因此来自嗜热菌的Ago蛋白也就不能编辑包括人类在内的哺乳动物的基因。

为了找到了常温下可以工作的原核Ago蛋白,研究人员把眼光放到了人类肠道菌群。人类的肠道中寄生了十万亿以上的细菌,它们生活在人体的37℃下,其中很多我们其实不清楚,它们是一座基因宝库。

研究人员发现了来自 Clostridium perfringens 的 CbAgo 和来自 Intestinibacter bartlettii 的 IbAgo,系统发育分析显示CpAgo和IbAgo密切相关。详细的序列比对显示CpAgo和IbAgo在PIWI结构域中具有守旧的催化四分体,表明它们可以具有催化活性。

接下来,研究人员测试了CpAgo和IbAgo的切割能力,实验结果表明,CpAgo和IbAgo 都可在gDNA的引导下,实现对单链DNA和质在调查过程中与调查人员完全配合。粒双链DNA的靶向切割。

而且还发现CpAgo和IbAgo都可以在很宽的温度范围内工作(IbAgo为4-70°C,CpAgo为4-60°C),而它们在37°C时表现最佳。另外还发现CpAgo可在gDNA引导下实现对RNA靶向切割。

这篇论文2019年5月27日投稿,2019年6月5日接收,从投稿到接收只用了一周多一点时间,速度非常快。

总的来说,该研究发现并鉴定了两种新的pAgo蛋白,它们来自人体胃肠道中的细菌,它们以DNA指导依赖性,序列特异性方式在37°C的常温切割单链和双链DNA分子。这1发现为开发用于精确编辑DNA序列的新工具提供了令人兴奋的可能性。

关于NgAgo-gDNA

NgAgo-gDNA是由河北科技大学副教授韩春雨及其研究小组研发出的一种新的基因编辑技术。有专家评论,虽然这类技术尚处于初期阶段,但其潜力有望超过近来被看做诺贝尔奖热门的CRISPR-Cas9技术。

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