原核和真核RNA沉默的关键差异Argonaute酶揭幕

酶具有明确定义的活性位点以允许底物分子错综复杂地配合。这通常与催化反应发生之前的酶促构象变化相结合。对于Ago，催化步骤需要插入“谷氨酸指”以形成催化插入构象，其可以通过由两个对称带正电荷的残基提供的氢键网络来稳定。

对于真核生物中的Ago，这两个对称的带正电荷的残基发挥相同的作用，这对于解理是至关重要的。因此，长期以来推测原核生物Ago中的两个类似位点在解理功能中起着相同的关键作用。令人惊讶的是，该研究表明，在pAgo中，两个残基中只有一个(精氨酸545)参与切割功能。当另一个(精氨酸486)被其他氨基酸取代时，酶仍然能够保持其切割活性。基于这些结果，该研究进一步表明R486可能发挥其他作用，例如协助插入谷氨酸指。

为了实现这些结果，应用量子力学，分子力学和分子动力学(QM / MM)的计算方法来阐明切割反应机制并鉴定氨基酸残基的功能作用。这项研究是通过大规模的高性能计算资源实现的，这些资源在KAUST的Shaheen II超级计算机上与Xin GAO教授的团队合作计算了相当于10,000个CPU核心的25周。

“由于当前的计算能力和QM / MM建模所允许的精度，这项研究成为可能，”黄旭辉教授说。“比较哪些氨基酸残基在pAgo和eAgo中的靶DNA / RNA切割步骤中发挥关键作用，揭示了Ago蛋白如何从原核生物进化到真核生物以切割DNA / RNA。这些信息可能有助于最终修饰Ago蛋白作为未来增强的基因编辑工具，“黄教授解释道。