基因组编辑(Genome editing)是对生物基因组进行靶向修饰的一项新技术。该技术通过利用人工构建的序列特异核酸酶(SSNs)在基因组靶位点制造DNA双链断裂切口进而诱导细胞内源性DNA修复机制，通过非同源末端连接(NHEJ)或同源重组(HR)实现基因敲除、替换和插入等操作。

RNA引导的核酸内切酶Cas9是最常用的基因组编辑工具，其利用了RNA-DNA杂合来特异性地切割基因组序列。尽管研究人员已设法对Cas9系统进行多次改造来提高它的效率和特异性，它对向导序列-靶序列错配的容忍以及向导RNA相对容易形成二级结构限制了Cas9-sgRNA系统的实用性。

近日，河北科技大学生物科学与工程学院生命科学系的韩春雨副教授领导的研究团队证实可以利用格氏嗜盐碱杆菌(Natronobacterium gregoryi)的Argonaute来实现DNA引导的基因组编辑，这是一种区别于Cas9的基因组编辑技术。该重要研究成果发布在5月2日的《自然.生物技术》（Nature Biotechnology）杂志上。

Argonautes是一个核酸内切酶家族，其利用5′磷酸化的短单链核酸来作为向导切割靶序列。与Cas9相似，Argonautes在基因表达抑制及抵御外源核酸中起关键作用。然而，Argonautes在许多方面不同于Cas9。Cas9只存在于原核生物中，而Argonautes在进化过程中保守，存在于几乎所有生物体中；尽管大多数的Argonautes结合单链(ss)RNAs，在RNA沉默中起重要作用，一些Argonautes却可以结合ssDNAs并切割靶DNA；正确的Cas9结合要求向导RNA必须有一个3′RNA-RNA杂化结构，而Argonaute结合则不要求特异的一致的向导RNA二级结构；Cas9只可以切割PAM上游的靶序列，而Argonaute不要求靶序列上存在特异的序列。当Argonaute与向导序列结合时，它们可以影响彼此的生物化学特性，并作为一个整体起作用。由于以上这些特征，Argonautes已进化为一个能够执行许多不同任务的大蛋白质家族。

在这篇Nature Biotechnology文章中作者报告称格氏嗜盐碱杆菌Argonaute (NgAgo)是一种适合用于人类细胞中实现基因组编辑的DNA引导核酸内切酶。NgAgo可结合大约24核苷酸大小的5′磷酸化单链向导DNA (gDNA)，有效地生成位点特异性的DNA双链断裂。这一NgAgo–gDNA系统不需要PAM，初步的特征描述表明它对向导序列-靶序列错配低容忍，且能够高效地编辑富含G+C的基因组靶序列。因此，NgAgo–gDNA系统是在哺乳动物细胞中实现基因组编辑的一种精确、有效的工具。

文章链接：

Feng Gao, Xiao Z Shen, Feng Jiang, Yongqiang Wu & Chunyu Han, "DNA-guided genome editing using the Natronobacterium gregoryi Argonaute," Nature Biotechnology (2016) doi:10.1038/nbt.3547

韩春雨副教授简介：

河北科技大学生物科学与工程学院生命科学系副教授，硕士研究生导师

研究方向：真核基因表达调控，特别是和肿瘤相关的基因；表观遗传相关蛋白，RNA的功能研究。

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