上海生科院揭示tRNA氨基酸在蛋白质生物合成中的作用

2011-7-22 15:33 来源: 中国科学院
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上海生科院揭示了tRNA氨基酸接受末端在蛋白质生物合成及其精确性调控中的作用

  7月20日,《核酸研究》(Nucleic Acids Research)在线发表了中科院上海生命科学研究院生化与细胞所王恩多研究组的最新研究成果。该研究揭示了tRNA氨基酸接受末端在蛋白质生物合成及其精确性调控中的作用。

  亮氨酰-tRNA合成酶(LeuRS)在体内负责催化亮氨酸和对应tRNALeu之间的酯化反应(氨基酰化反应),生成亮氨酰-tRNA(Leu-tRNALeu),为蛋白质生物合成提供原料。该酯化反应对于保证核糖体上新生多肽链一级序列的精确性至关重要。由于细胞内存在着22种蛋白质氨基酸以及大量的氨基酸代谢物和类似物,某些氨基酰-tRNA合成酶(aaRS)会错误地活化非对应氨基酸。因此,aaRS进化出编校功能(proofreading/editing)以去除在氨基酸选择上的错误。王恩多实验室于2009年和2010年发表两篇J. Biol. Chem. 论文(Zhu B et al., 2009, 284, 3418-3424; Tan M et al., 2010, 285, 3235-3244),详细阐明了LeuRS所催化的编校反应机理。同时发现,tRNALeu在LeuRS所催化的编校反应中起着重要作用。

  在这项最新研究中,王恩多实验室周小龙博士等以tRNALeu作为主要研究对象,详细研究了氨基酸接受末端(CCA76)在氨基酰化反应,特别是编校反应过程中的具体作用。研究发现,保守的氨基酸接受末端中的A76对于氨基酰化、转移前编校、转移后编校起决定性作用,而C75与C74的作用则更多地体现在氨基酰化反应中。通过关键的体内实验进一步表明,tRNALeu与LeuRS在体内协同作用,通过保守的氨基酸和CCA76共同调节蛋白质生物合成的精确性,如果破坏这种协同作用,细胞生长变慢。

  该项研究进一步丰富了对于tRNA绝对保守的氨基酸接受末端的生物学意义的认识。

  该研究得到国家自然科学基金委(30930022、31000355)、上海市科委(09JC1415900)、中科院外国高级访问教授 (2009S2-19)、法国国立科研中心国际合作项目(3606)等基金的资助。