3月24日，湖北大学生命科学学院、省部共建生物催化与酶工程国家重点实验室李壮课题组在《Cell Research》发表题为《Target DNA-induced filament formation and nuclease activation of SPARDA complex》的研究论文。博士生王凤和硕士生徐海江为共同第一作者，李壮副教授为通讯作者。

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短原核Argonaute是细菌免疫体系中的重要组成部分，可以通过自身结合的单链核酸来感知入侵移动遗传元件的靶核酸，并通过激活效应蛋白的活性，来实现细菌免疫。同时，依靠TIR/SIR2的NADase活性以及DREN的核酸旁切活性，可以实现体外的核酸检测应用。短原核Argonaute包括SPARTA、SPARSA、SPARDA等系统。目前关于SPARTA和SPARSA系统有相对清晰的机制研究，但尚未有关于SPARDA的机制研究。

李壮团队通过一系列生化实验发现，SPARDA复合物形成高聚体的比例及SPARDA复合物的切割活性与靶DNA的长度呈正相关。随后的结构生物学研究发现，SPARDA被靶DNA激活的过程中，其聚集形式会经历“单体-二体-单体-纤维高聚”的变化。而纤维高聚体的形成，会诱导SPARDA复合物的效应核酸酶结构域DREN在纤维表面发生四聚化，而四聚化会激活DREN核酸酶的旁切活性，从而降解宿主细菌内各种形式的核酸，并最终导致细菌的死亡或休眠。该研究清晰地刻画了SPARDA实现对抗噬菌体入侵的分子细节，为相应的核酸检测应用和细菌感染治疗提供了思路。

图2 SPARDA细菌免疫系统的工作模式图

李壮团队一直致力于可编程核酸酶的基因挖掘、生化性质、以及工作机理的探究。自2022年成立实验室以来，以通讯作者在Cell Research、Molecular Cell、Nucleic Acids Research、Journal of Molecular Biology等学术期刊多篇研究论文。该研究得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金的支持。

（审稿：黄裕钊）