《细胞》解析基因沉默的关键蛋白（免费）

　　

生物通报道：来自冷泉港实验室，HHMI等处的研究人员发表了题为“The structure of human Argonaute-2 in complex with miR-20a”的文章，解析了一种结合在RNA上的人类蛋白三维原子结构，其上的这段RNA片段能“指导”蛋白沉默基因，这种蛋白就是有名的Ago2（Argonaute-2）蛋白，它在RNA干扰过程中扮演了一种关键的调控作用，这一重要成果公布在Cell杂志在线版上，目前可以免费下载。

领导这一研究的是冷泉港实验室结构生物学家Leemor Joshua-Tor，这位女科学家在结构生物学领域所获成果颇丰，与清华大学施一公教授是同年选上HHMI研究员的。

对于这一成果，她表示，“关于人类Argonaute-2蛋白的结构，以及其与RNA向导之间的相互作用的详细信息，极大的促进了我们对于这种蛋白生物学机制的理解”，“这些人类Argonaute与重要RNA结合的精确结构信息，能助力基础研究——理解基因的功能，以及促进RNAi技术的发展——RNAi可以作为临床应用的一种治疗策略。”

细胞内某个基因要发挥作用，需要其DNA首先拷贝成mRNA，然后这种转录信息利用细胞蛋白合成机器，翻译成蛋白质，但是当一个Argonaute-2蛋白结合到向导RNA小片段上的时候——这种RNA小片段有可能是短小的干扰RNA，或者是miRNAs，就会拦截mRNA分子。这种向导RNA能作为定位装置，帮助Argonaute-2蛋白靶向mRNA。

几年前，Joshua-Tor与冷泉港实验室等处的同事： Gregory Hannon合作，发现Argonaute蛋白是由不同结构域部分组成的，就像是把分子剪刀，能沉默靶标mRNA。他们分析的Argonaute蛋白来自一种能在极端高温下生存的古细菌：Pyrococcus furiosus。

“但是我们还不了解其中Argonaute活性的生物学功能，以及机制”，Joshua-Tor说，“因此我们接下来聚焦于高等生物中这种蛋白的结构，比如哺乳动物中的Argonaute蛋白，这些生物中Argonaute功能和靶标确认的相关信息，可以从文献中获取。”

结果他们发现，人类Argonaute-2蛋白总体结构与结构域组成，和古细菌中结构相似，其中miRNA锚定在mid和PAZ结构域末端，在结合槽（binding groove)中形成k转折（k-turn）。而且这种miRNA的结合显著提高了Argonaute-2蛋白的稳定性，使其能保持稳定的蛋白构象。

研究人员推测向导RNAs指导的Argonaute-2蛋白活性，已经进化成最大形式的互惠，从而保证蛋白-RNA复合物长期存在。这种长期存在的特性对于许多生物学进程来说十分重要。

（生物通：张迪）

原文摘要：

The structure of human Argonaute-2 in complex with miR-20a

Argonaute proteins lie at the heart of the RNA-Induced Silencing Complex (RISC), wherein they use small RNA guides to recognize targets. Prior studies established the architecture of Argonaute proteins and revealed a crescent-shaped base made up of the amino-terminal, PAZ, middle, and PIWI domains; however, these studies were based on prokaryotic Argonaute proteins of unclear biochemical and biological function. Here we report the crystal structure of human Argonaute-2 bound to microRNA-20a at 2.2 Å resolution. Overall architecture and domain organization is shared with its prokaryotic counterparts, although hAgo2′s PAZ domain is further removed from other domains. The miRNA is anchored at both ends by the mid- and PAZ domains but makes several kinks and turns along the binding groove. Interestingly, miRNA binding confers remarkable stability on hAgo2, locking this otherwise flexible enzyme into a stable conformation. Our findings provide a framework to understand the functions of Ago2 in essential processes in development and disease.