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来源：iNature

在许多真核生物中，由短RNA序列引导的Argonaute蛋白可以防御转座子和病毒的作用。在真细菌嗜热栖热菌（Thermus thermophilus）中，DNA引导的Argonaute TtAgo可以防御DNA质粒的转化过程。

2020年8月25日，麻省大学医学院Phillip D. Zamore团队在Cell 在线发表题为“Thermus thermophilus Argonaute Functions in the Completion of DNA Replication”的研究论文，该研究首次报道TtAgo参与DNA复制。

在体内，TtAgo结合15至18 nt的DNA向导，该向导来自染色体区域，在该区域复制终止并与已知在DNA复制中起作用的蛋白质结合。当唯一的II型嗜热菌拓扑异构酶-解旋酶被抑制时，TtAgo可使细菌完成其环状基因组的复制。解旋酶和TtAgo活性的丧失抑制了生长并产生了无法分离成单个细菌的长丝。最后，该研究发现在非选择性条件下，TtAgo赋予嗜热链球菌增长优势。总而言之，该研究表明TtAgo的主要作用是帮助嗜热链球菌解开由DNA复制产生的链状环状染色体。

另外，2020年7月30日，俄罗斯科学院分子遗传研究所Anton Kuzmenko等人在Nature 在线发表题为“DNA targeting and interference by a bacterial Argonaute nuclease”的研究论文，该研究探讨了来自丁酸梭菌（CbAgo）的细菌Argonaute核酸酶的体内活性。该研究证明CbAgo靶向多拷贝遗传元件，并抑制质粒的传播和噬菌体的感染。CbAgo诱导同源序列之间的DNA干扰，并在目标DNA的双链断裂处触发DNA降解。用特定于位点的小DNA向导加载CbAgo取决于其固有的内切核酸酶活性和细胞双链断裂修复机制。据报道在CRISPR适应过程中获得新的间隔子存在类似的相互作用，并且在CRISPR-Cas系统中丰富了编码pAgo核酸酶的原核基因组。这些结果确定了产生DNA干扰指南的分子机制，并提出了原核防御系统识别外来核酸的通用原理（点击阅读）。

在所有的生命王国领域中，短核酸直接引导的Argonaute（AGO）蛋白在防御转座子，病毒和质粒起重要作用。真核AGO蛋白使用RNA介导的靶向途径，但是在生物体和小RNA途径之间，序列特异性RNA结合的后果有所不同。一些AGO蛋白充当可编程核酸内切酶，例如，在动物RNA干扰途径中，小的干扰RNA指导AGO2结合并切割广泛互补的靶RNA。与AGO1结合的植物microRNA（miRNA）也可直接切割其靶标。
相比之下，大多数动物miRNA结合仅与它们的序列部分互补的靶位点，然后组装一个多蛋白复合物，其中包括降解整个RNA的腺苷酸酶，脱帽酶和核酸外切酶。迄今为止，尚未鉴定出在体内使用DNA指导或直接结合或切割DNA的真核AGO。
相反，真细菌AGO蛋白可以使用RNA或DNA向导来结合或切割DNA。真细菌和古细菌的AGO长期以来一直是了解真核AGO功能的结构和生化模型。与原核AGO（pAGO）蛋白如何发现，结合和切割其RNA和DNA靶标的详细生物物理理解相反，对pAGOs的生物学功能了解甚少。在体内，缺乏内切核酸酶活性的球形红球菌Ago使用RNA向导并结合DNA靶标。MjAgo和CbAgo还显示出不依赖序列的核酸酶活性，可裂解双链DNA（dsDNA）。

文章模式图（图源自Cell ）
尽管约17％的测序的真细菌基因组编码AGO蛋白，但在实验室中几乎不容易获得表达pAGO的细菌。因此，已经研究了几种pAGO（RsAgo，NgAgo，CbAgo和TtAgo）在大肠杆菌中的表达，这是一种嗜温菌，其基因组不编码AGO蛋白。
在体内，TtAgo降低了嗜热链球菌对DNA质粒转化的敏感性，当在大肠杆菌中产生时，TtAgo从质粒和大肠杆菌基因组中随机获取指导DNA。嗜热链球菌在一个大的圆形染色体（〜1.9 Mb）和一个（HB27菌株）或两个（HB8菌株）高达0.27 Mb的大质粒上编码其基因。每个细胞包含4-7个染色体和大质粒的拷贝，并且两者在子细胞之间随机分离。
在这里，该研究发现在体内TtAgo也参与DNA复制。TtAgo结合了来自染色体区域的小型DNA，在该区域复制终止并与已知在DNA复制中起作用的蛋白质结合。嗜热链球菌部署单一的II型拓扑异构酶，即解旋酶。当解旋酶被抑制时，嗜热链球菌依靠TtAgo完成其环状基因组的复制。解旋酶和TtAgo活性的丧失抑制了生长并产生了无法分离成单个细菌的长丝。最后，该研究发现在非选择性条件下，TtAgo赋予嗜热链球菌增长优势。总而言之，该研究表明TtAgo的主要作用是帮助嗜热链球菌解开由DNA复制产生的链状环状染色体。

来源：Plant_ihuman iNature

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU3MTE3MjUyOA==&mid=2247513717&idx=3&sn=74e059abaa806ea820323fe64b3181eb&chksm=fce6c5aacb914cbcf168094c6895a58783c69a4f69acad8eed1f3a3a9cd44ca97233fde1b30c#rd

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