2025年1月，华中农业大学农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室、洪山实验室、生命科学技术学院益生菌智造创新团队韩文元教授课题组在Nucleic Acids Research杂志发表了题为“A mobile genetic element-derived primase-polymerase harbors multiple activities implicated in DNA replication and repair”的研究论文。该研究揭示了原核生物Argonaute基因（pAgos）相关联的引物酶-聚合酶（Primase-polymerase, PrimPol）拥有的多重功能。
这种名为pAgo-associated PrimPol（AgaPP）的酶可能源自于可移动遗传元件，并显示出传统的引物酶和聚合酶活性。此外，它还能与下游编码的解旋酶相互作用，表明它们共同构成一个功能性的可移动元件复制模块。值得注意的是，AgaPP能够执行跨损伤DNA合成、末端转移以及微同源介导的末端连接（MMEJ），这些特性使其在人类DNA修复聚合酶θ方面表现出显著相似性。AgaPP还可以促进Cas9诱导的双链DNA断裂通过MMEJ途径进行修复，并增强大肠杆菌在DNA受损后的存活能力。基于AgaPP的MMEJ特性，研究人员开发了一种新的体外DNA拼接工具，其所需同源序列长度远短于传统方法。进一步分析显示，AgaPP所在的基因簇包含了整合酶、AgaPP、PriCT-DUF3987蛋白和Long-B型pAgo等保守成分，而其他基因则更易发生获得或丢失变化。研究还发现，AgaPP除了具有引物酶和聚合酶活性外，还参与了跨损伤DNA合成及提高细菌对DNA损伤的抵抗力，这表明它在DNA损伤修复过程中扮演重要角色。更重要的是，AgaPP可以促进含有微同源末端的DNA进行snap-back合成及末端连接，并且这一过程依赖于氢键的数量。体内实验也证明，AgaPP能够通过微同源末端连接机制提升DNA双链断裂后修复效率。![]()
图1 AgaPP的多功能示意图。
最后，基于AgaPP的微同源末端连接特性，研究人员改进了基于同源序列的体外DNA拼接方法，即MEDA组装（MMEJ-assisted DNA Assembly）。这种方法简化了反应体系，降低了成本，并使得大规模推广使用成为可能。![]()
图2 AgaPP在体外协助DNA组装
华中农业大学生命科学技术学院已出站博士后付攀为文章的第一作者，韩文元教授为通讯作者，课题组多名硕士生、本科生参与了研究。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、洪山实验室基金等项目的支持。
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