韩春雨要“翻案”?最新研究发现NgAgo具有DNA编辑能力

2021
09/07

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医诺维
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来源 | iNature公众号



基因编辑是一种通过靶向修饰改造基因组的新技术。自发现以来,CRISPR/Cas9系统已成为基因组编辑库中最强大的工具之一。尽管 CRISPR/Cas9 系统受到研究人员的欢迎,但它也有其不完善之处。CRISPR/Cas9 系统对靶标识别的几种脱靶活性和 PAM 要求限制了其在某些基因组序列中的应用。因此,寻找新的基因编辑方法仍然是一个好的选择。除了 Cas9 蛋白家族外,有研究报道 Argonaute (Ago) 蛋白家族,包括 TtAgo和 PfAgo,也具有一定的基因编辑能力。

在原核生物和真核生物中都发现了 Argonautes。在真核生物中,Argonaute 蛋白是 RNA 诱导的沉默复合物 (RISC)的重要组成部分。真核生物 Ago 蛋白在 RNA 干扰 (RNAi)、microRNA 和 piwi 相互作用 RNA (piRNA) 介导的转录后沉默中起着至关重要的作用。一些原核 Ago 蛋白,如 TtAgo 和 PfAgo,可以诱导外源基因在小干扰核酸或引导 DNA (gDNA) 的指导下降解 。然而,TtAgo 和 PfAgo 通常在 65 °C 左右起作用,限制了它们在哺乳动物细胞中的应用。


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。

NgAgo 专门切割与向导互补的 DNA(图源自Nucleic Acids Research 


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。

该研究重新表征NgAgo在原核生物中的功能。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,该研究发现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 可以被编程为靶向大肠杆菌中的 DNA(图源自Nucleic Acids Research 

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,该研究结果证明了 NgAgo 在基因编辑方面的潜力,并为看似矛盾的报告提供了新的见解。

参考消息:
https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs12033-021-00372
DNA-dependent RNA cleavage by the Natronobacterium gregoryi Argonaute. BioRxiv. https://doi.org/10.1101/101923
https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkab757/6363767 
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关键词:
NgAgo,真核生物,Cas9,韩春雨,DNA,基因组,核酸

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