Bạn đã coi đó là tất cả các enzym của protein chưa? Gần đây, nhóm của Giáo sư Lixin Ma tại Trường Khoa học Sự sống và Phòng thí nghiệm Trọng điểm Nhà nước về Lọc sinh học và Kỹ thuật Enzyme của Đại học Hồ Bắc, nơi Fei Wang làm việc, đã báo cáo một protein pAgo từ vi khuẩn chịu lạnh Mucilaginibacter paludis, MbpAgo, chính là cũng là pAgo đầu tiên thích cắt RNA ở nhiệt độ phòng.
Nhóm nghiên cứu cho biết công trình này vừa mở rộng sự hiểu biết về các protein Ago vừa cung cấp các tùy chọn mới để phát triển các công cụ nuclease có thể lập trình nhắm mục tiêu RNA. Là một công cụ enzyme để thao tác RNA, MbpAgo có thể được sử dụng như một phương tiện mới để phát triển RNA mục tiêu in vivo hoặc in vitro. Các nhà khoa học nghiên cứu về protein là tất cả các enzym của protein.
Theo Fei Wang, trước đây nhóm đã phát triển một loạt các xét nghiệm dựa trên PfAgo để phát hiện DNA và RNA. Việc họ phát hiện ra MbpAgo, có thể được sử dụng như một nuclease có thể lập trình để nhắm mục tiêu RNA, có tiềm năng phát triển một công nghệ dựa trên sự phát hiện cụ thể của RNA bởi MbpAgo.
Hiện tại, có thông tin cho rằng PfAgo và TtAgo có thể được sử dụng để nhắm mục tiêu các phân tử axit nucleic kiểu hoang dã để làm giàu cho các đột biến, cho phép phát hiện các đột biến có độ nhạy cao. Nhóm cũng có thể sử dụng MbpAgo để làm giàu cho các đột biến RNA bằng cách phân cắt hoạt động RNA một cách hiệu quả và xử lý các đầu RNA để tạo ra các sản phẩm RNA đồng nhất. Một số thí nghiệm cho rằng tất cả đều là enzym của protein.
Cas13, có khả năng nhắm mục tiêu RNA, đã được mô tả là được sử dụng để loại bỏ virus RNA in vivo. Do đó, MbpAgo cũng có thể được sử dụng để loại bỏ vi rút RNA in vivo. Ngoài ra, MbpAgo có thể được dung hợp với các enzym khác nhau liên quan đến xúc tác theo tầng để tận dụng hiệu ứng giàn RNA và cải thiện hiệu quả của phản ứng xúc tác.
Nghiên cứu này bắt đầu với hệ thống CRISPR-Cas, một protein hiệu ứng Cas đóng vai trò như một công cụ nuclease có thể lập trình và cho phép chỉnh sửa hiệu quả bộ gen của nhiều loại tế bào và sinh vật. Hiện tại, hệ thống CRISPR-Cas đã cho thấy tiềm năng lớn để ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như kỹ thuật di truyền và y sinh.
Các protein Cas yêu cầu sự phân cắt có mục tiêu của DNA mục tiêu bổ sung hoặc RNA mục tiêu được trung gian bởi một RNA dẫn đường cụ thể, thường có chiều dài khoảng 100nt (Cas9) hoặc 43nt (Cas12) và yêu cầu hồi phụcý niệm của một mô típ PAM cụ thể khi phân cắt DNA. Vì vậy, tất cả các protein có phải là enzym không?
Là một loại công cụ nuclease có thể lập trình khác, protein pAgos sử dụng DNA hoặc RNA có chiều dài từ 15-25nt để làm hướng dẫn cho DNA hoặc RNA đích để phân cắt. pAgos phân bố rộng rãi hơn và đa dạng về chức năng ở sinh vật nhân sơ hơn so với protein Cas.
Cho đến nay, chỉ có một số pAgos được nghiên cứu về các đặc tính cấu trúc hoặc sinh hóa của chúng. pAgos không được biết đến là thế hệ tiếp theo của công cụ chỉnh sửa gen. Do đó, điều quan trọng là phải khám phá các protein pAgos mới, đặc biệt là pAgos có hoạt tính xúc tác cao ở nhiệt độ vừa phải, để phát triển các công cụ nuclease có thể lập trình mới.
Nhóm đã tham gia vào việc nghiên cứu phát triển và ứng dụng các công cụ chỉnh sửa gen, đặc biệt là các đặc tính sinh hóa và cơ chế xúc tác của pAgos. Các pAgos có hoạt tính xúc tác đã được báo cáo từ các vi sinh vật ưa nhiệt và ưa nhiệt. Các đặc tính sinh hóa và cơ chế xúc tác của pAgos từ các nguồn vi sinh vật chịu lạnh hoặc ưa lạnh chưa được nghiên cứu trước đây.
Trong công trình này, Fei Wang và các đồng nghiệp đã nghiên cứu một cách có hệ thống các đặc tính sinh hóa của MbpAgo có nguồn gốc từ vi khuẩn chịu lạnh Mucilaginibacter paludis. Họ phát hiện ra rằng MbpAgo thích phân cắt RNA, một đặc tính rất khác với pAgos đã nghiên cứu nhưng tương tự như eAgos. Hầu hết các pAgos được báo cáo hiện nay đều ưu tiên các mục tiêu DNA, trong khi các protein Ago của sinh vật nhân chuẩn (eAgos) lại ưu tiên các mục tiêu RNA.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng MbpAgo có thể có hoạt động phân cắt hiệu quả ở 37 ° C, mặc dù thực tế là nhiệt độ phát triển của vi khuẩn chịu lạnh Bacillus marsupialis là 2-33 ° C, với nhiệt độ phát triển tối ưu là 20 ° C. Bạn đã coi đó là tất cả các enzym protein chưa?