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馬立新教授團隊在基因編輯領域再次取得新進展

作者:生命科學學院  編輯:鮮文濤  來源:生命科學學院   發佈時間:2021/01/18

近日,湖北大學生命科學學院、省部共建生物催化與酶工程國家重點實驗室馬立新教授團隊最新研究成果“A programmable omnipotent Argonaute nuclease from mesophilic bacteriaKurthia massiliensis(《一種來源於中温細菌Kurthia massiliensis的可編程萬能Argonaute核酸酶》”發表於國際權威期刊Nucleic Acids Research(IF:11.501),博士研究生劉洋為本文第一作者,馬立新教授和王飛博士為通訊作者。

真核Argonaute蛋白(eAgos)在真核生物的RNA干擾途徑中扮演關鍵角色,生理温度(37℃)下能在guide-RNA(gRNA)的引導下切割RNA。原核生物的Argonaute(pAgos)蛋白比真核生物更多樣,pAgos與CRISPR/Cas9系統功能相似,是細菌抵抗侵入性遺傳元件的先天免疫系統。研究者們認為eAgos是pAgos進化而來,目前中温來源的pAgos在guide-DNA(gDNA)的引導下切割RNA已有報道,但pAgos在生理温度下切割RNA的報道幾乎沒有。

本研究首次報道了一種來源於中温細菌Kurthia massiliensis的全能pAgo蛋白—KmAgo。KmAgo不僅可以使用短至9個核苷酸的5’-末端磷酸化的gDNA高效切割單鏈DNA和RNA,還能在生理温度條件下在gRNA的引導下高效切割單鏈DNA和RNA。且該研究發現當KmAgo結合gDNA後熱穩定性顯著提高,並通過提高結合gDNA的温度使沒有結合gDNA的空KmAgo失去活性,成功抑制了空KmAgo的非特異性降解質粒活性。KmAgo可以在生理温度下靶向切割GC含量高達53%的雙鏈DNA,這表明KmAgo將是一種非常重要的基因組編輯工具。更有趣的是,KmAgo-gDNAs複合物可以在37℃下高效切割各種類型的RNA,gDNA廉價且易於合成,因此可以將KmAgo發展成許多方便有效的體外RNA操作工具。此外,KmAgo或其他靶向RNA的pAgos可能不會干擾真核生物的RNA干擾途徑,KmAgo-gDNAs的高效RNase活性可用於生物醫學研究,對於開發基於KmAgo的RNA編輯工具將很有前景,特別是用於降解真核細胞中的mRNA或功能性RNA。這項研究不僅拓展了人們對Ago蛋白的認識,而且為基因編輯的工具箱增加了新的基於pAgo蛋白的工具。

據悉,馬立新教授團隊一直從事可編程核酸酶的發掘及應用研究。在新冠疫情爆發期間,馬立新團隊自主研發了一套全新的新冠檢測技術,通過將可編程核酸酶PfAgo與RT-PCR技術相結合,實現對新冠病毒核酸的高靈敏、高準確度快速檢測,同時該方法可以區分新冠病毒的突變體,該方法檢測特異性和準確度可達100%。近年來,馬立新教授團隊以湖北大學為通訊單位在Biosensors and Bioelectronics、Chemical Communications、ACS Synthetic Biology、Communications Biology、Applied Microbiology and Biotechnology、Nucleic Acids Research等國際權威期刊上多篇高水平文章。


文章鏈接://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkaa1278/6097531

《中國新冠檢測全新突破,精準度可達100%!報道鏈接://mp.weixin.qq.com/s/ndo3Oqpw-3ekfr94b6DrWw

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