西北农林科技大学考研分数线(西北农林科技大学考研分数线2022)



西北农林科技大学考研分数线,西北农林科技大学考研分数线2022

以下文章来源于 inature

Argonaute 蛋白存在于生命的所有三个王国领域,即古细菌、细菌和真核生物。与真核 Argonaute 蛋白使用小 RNA 向导靶向 mRNA 不同,一些原核 Argonaute 蛋白 (pAgos) 使用小 DNA 向导来干扰 DNA 和/或 RNA 靶标。然而,pAgo自然功能的机制仍然未知。

2022年3月28日,西北农林科技大学张智英及加拿大韦仕敦大学Joe S. Mymryk共同通讯在mBio(IF=7.87)在线发表题为“Prokaryotic Argonaute Protein from Natronobacterium gregoryi Requires RNAs To Activate for DNA Interference In Vivo”的研究论文,该研究使用基于异源大肠杆菌的模型系统研究来自 Natronobacterium gregoryi 的 pAgo(NgAgo) 靶向质粒和噬菌体 T7 DNA 的机制。该研究展示了从质粒表达的 NgAgo 使其表达载体线性化。共转化分析表明,NgAgo 需要从噬菌体 T7 启动子转录的反式 RNA 来激活共转化质粒的切割,这让人想起 CRISPR/Cas9 中的反式 RNA 功能。该研究提出了一种机制来解释 NgAgo 如何消除入侵的外来 DNA 和噬菌体。通过利用这一发现,该研究表明可以对 NgAgo 进行编程以靶向质粒或染色体基因座。

总之,该研究揭示了NgAgo 如何在 37°C 下消除细菌细胞中入侵的外源 DNA 和噬菌体的机制,并且通过利用这一发现,可以对 NgAgo 进行编程以靶向质粒或染色体基因座。

另外,2021年9月3日,普渡大学Kevin V Solomon团队在Nucleic Acids Research(IF=16.97) 在线发表题为“NgAgo possesses guided DNA nicking activity ”的研究论文,该研究发现NgAgo 在非嗜盐宿主中表达不佳,即使在重折叠后,大多数蛋白质仍不溶且无活性。然而,可溶性部分确实起到了切割 DNA 核酸内切酶的作用。NgAgo 与其他具有催化活性的 pAgo 共享规范域,但也包含以前无法识别的单链 DNA 结合域 (repA)。repA 和规范的 PIWI 结构域都参与了 NgAgo 的 DNA 切割活动。NgAgo 可以在大肠杆菌中和体外在指导序列 3′ 末端外 1 nt 处切割靶向 DNA。该研究还发现,这些核酸内切酶活性对于大肠杆菌中增强的 NgAgo 引导的同源重组或基因编辑至关重要。总的来说,该研究发现NgAgo 是一种新型 DNA 核酸内切酶,属于由特征 repA 结构域定义的未被识别的 pAgo 类。NgAgo 使用 PIWI 中保守的和新的未表征的 repA 结构域来切割 DNA。NgAgo的这种切割介导原核生物中的基因编辑作用。该研究工作建立了探索 NgAgo 活性(以及其他 pAgo 的活性)的创新方法,并确定了将其发展为下一代合成生物学工具的关键蛋白质特征。

2019年1月30日,华中农业大学张安定,金梅林,韩丽及同济大学项耀祖共同通讯在Nucleic Acids Research在线发表题为“The prokaryotic Argonaute proteins enhance homology sequence-directed recombination in bacteria”的研究论文,该研究发现Nagonobacterium gregoryi Argonaute(NgAgo)以80-100%的效率增强巴斯德氏菌和大肠杆菌中的基因插入或缺失, 有趣的是,在其他pAgos蛋白中也观察到这种效应,包括Thermus thermophilus Argonaute(TtAgo),Aquifex aeolicus Argonaute(AaAgo)和Pyrococcus furiosus Argonaute(PfAgo)。NgAgo作为一种独立于其潜在酶活性的有效阳性选择系统,主要通过其与重组酶A(recA)相互作用的PIWI样结构域来增强recA介导的DNA链交换。 该研究揭示了一种用于增强细菌中同源序列指导基因编辑的新系统。

Argonaute 蛋白是一个高度多样化的核酸酶家族,存在于所有三个生命王国领域。它们最初是在真核生物中作为 RNA 干扰系统的关键参与者被发现的,在该系统中,它们使用小 RNA 向导来定位 mRNA 靶标,以调节基因表达和抑制移动遗传元件。在细菌和古细菌中也发现了同源原核 Argonaute 蛋白 (pAgos),但与真核 Argonaute 蛋白相比,它们的多样性极为丰富。

与真核生物不同,一些 pAgos 已被证明使用小单链 DNA (ssDNA) 作为向导,在体外作为对 DNA 靶标具有明显特异性的核酸酶。然而,指导 DNA 生成、DNA 靶标识别和 pAgos 在体内的自然功能的机制通常仍然是未知的。之前提出了一种用于生成小 DNA 向导的 DNA 切割机制:嗜热栖热菌 Argonaute (TtAgo) 和 Methanocaldococcus jannaschii Argonaute (MjAgo) 蛋白表现出不依赖于向导的核酸酶活性,被称为“切割活性”。

这种“切割活性”表现出两个特点:大多数“切割”底物来源于外来入侵的质粒或噬菌体,且“切割”活性极低。通过“切割”,pAgos 首先非特异性切割入侵的质粒或噬菌体,产生外源 DNA 的短片段,随后加载到 Argonaute 上。通过一种未知的机制,Argonaute 蛋白可以释放一条 DNA 链,同时保留另一条链作为向导 DNA。然而,装载有向导 DNA 的 pAgos 的自然功能仍然未知。

许多表达 pAgo 的天然宿主生活在恶劣和极端的环境中,因此很难表征同源宿主细胞中的 pAgo 功能。此外,大多数 pAgo 在 37°C 下在大肠杆菌 BL21 及其衍生物中表达不佳。因此,大多数已发表的 pAgo 研究都集中在使用体外切割测定的蛋白质结构和酶活性上,而体内研究的数据有限。因此,它们的体内功能仍然难以捉摸,功能表征有限。

文章模式图(图源自mBio )

在本研究中,提供证据表明在大肠杆菌BL21(DE3) 细胞中异源表达的 NgAgo 使其表达载体线性化(基于 pET28a)。使用共转化实验,该研究确定 NgAgo 需要来自某些启动子的反式表达的 RNA 来靶向共转化的质粒,这为 NgAgo 诱导的 DNA 干扰,需要 RNA 在体内激活提供了有力的证据。

该研究还发现,在大肠杆菌BL21(DE3) 中表达的 NgAgo 可以保护细菌细胞免受 T7 噬菌体感染,从而显著减少 PFU 的产生并破坏 T7 基因组 DNA。该研究提出了一种机制,其中 NgAgo 以 RNA 激活的方式干扰外源 DNA。这一发现提供了对 NgAgo 进行编程以靶向外源核酸的工具,包括质粒和基因组位点。

另外,2016年5月3日,韩春雨团队在Nature Biotechnology 在线发表题为“DNA-guided genome editing using the Natronobacterium gregoryi Argonaute”的研究论文,该研究发现Natronobacterium gregoryi Argonaute(NgAgo)是一种DNA引导的核酸内切酶,适用于人类细胞的基因组编辑,这一下子使NgAgo火遍全球,广大研究人员去验证其效果,很不幸,没有相关的团队能确定NgAgo有基因编辑的功能。

随后引发广泛质疑,2017年8月3日,韩春雨撤回该论文。不过,其他团队有另外的发现,南通大学刘东团队在Cell Research 发表题为“NgAgo-based fabp11a gene knockdown causes eye developmental defects in zebrafish”的研究论文,该研究发现gDNA / NgAgo可以与靶基因结合以阻断其转录,同时该研究也没有发现NgAgo具有基因编辑的能力。

参考消息:

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

题图来源:自制

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