Argonaute蛋白质是一类可利用短链DNA或RNA分子作为向导链而靶向识别DNA或RNA的可编程核酸酶, 其独特而高度特异性的靶向识别机制赋予了设计的灵活性、使用的便捷性及应用场景的广泛性。为进一步增强其应用潜力，发掘、发展具有优良的热稳定性及常温催化活性的新型Argonaute蛋白质是当前的一项紧迫而艰巨的挑战。

生命科学学院马立新研究团队长期致力于Argonaute蛋白质的发掘、空间结构解析、催化机理阐释、设计改造及应用等方面研究，并取得多项突破性进展，有力推动相关研究领域的发展和进步。2025年5月14日，该研究团队再次取得重要研究进展，“An Engineered PfAgo with Wide Catalytic Temperature Range and Substrate Spectrum”的最新研究成果发表于国际权威期刊Advanced Science。该研究以目前应用最为广泛的嗜热古生菌Pyrococcus furiosus来源的Argonaute蛋白质PfAgo为研究对象，基于前期所解析获得的PfAgo/gDNA/tDNA三元复合物的冷冻电镜结构，结合冷适应酶的分子特征，通过理性设计和分子改造，首次成功获得了高效常温催化活性及更为广泛的底物谱的突变体mPfAgo（K617G/L618G）。改造后的突变体不仅显著提升了在37°C的催化活性，其适应温度范围和催化底物谱系也获得了有效拓宽，表现出高效的宽温域（30–95°C）及广泛底物谱（gDNA/tDNA, gRNA/tRNA, gDNA/tRNA）催化活性，以及远超野生型的达aM级别的高检测灵敏度，成为目前催化功能最为全面的全能型Argonaute核酸酶。基于mPfAgo的优异催化性能，其将为基因编辑、DNA装配、分子诊断、生物传感等领域提供全新的工具，从而大力推进现有技术的发展和创新。这也是迄今首例成功对Argonaute核酸酶进行冷适应理性设计和改造的研究报道。

该项研究不仅为其它高温酶的理性设计与改造提供了新思路、新范式，还揭示了位于酶分子表面的氨基酸残基对酶催化活性及温度适应性的重要影响。除此之外，研究团队还将该策略成功应用于另一种高温Argonaute核酸酶TtdAgo，进一步证明了该方法的有效性和普适性。团队将进一步探索mPfAgo在DNA大片段组装、基因诊断和基因治疗中的应用。

生命科学学院马立新教授和李春华副教授为该论文通讯作者，博士后王珑瑜和博士研究生谢晓晨为第一作者。该研究团队长期从事Argonaute核酸酶相关的理论及应用研究，已在Molecular Cell、Nucleic Acids Research、Biosensors and Bioelectronics、Cell Reports等高水平期刊发表多篇研究论文，也是第一个将Argonaute核酸酶应用于核酸检测的研究团队。

（审稿：黄裕钊）