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鉴定酵母和人苏氨酰-tRNA合成酶的重要功能残基

日期:2014-12-02 00:00:00

20141126日,国际学术期刊Journal of BioLogical Chemistry在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所王恩多研究组的最新研究成果,揭示了酿酒酵母和人苏氨酰-tRNA合成酶 (ThrRS) 的重要功能残基。

 

ThrRS通过催化底物苏氨酸和tRNAThr的酯化反应生成Thr-tRNAThr,为蛋白质合成提供原材料,在蛋白质生物合成中发挥着必不可缺的功能。ThrRS是第II类氨基酰-trna合成酶(aaRS),其活性中心的空间结构为构成反相平行β-折叠的保守模体123。大肠杆菌ThrRS通过锌离子识别并活化苏氨酸、丝氨酸含羟基的氨基酸;随后非对应的丝氨酰-tRNAThr在编校结构域被水解去除。尽管关于原核生物ThrRS的功能研究得比较多,但是对真核生物ThrRS的功能知之甚少。比如,真核生物ThrRS进化出一个额外的N-端延伸结构域的功能有待揭示。此外,越来越多的报道表明aaRS与人的疾病密切相关。因此研究真核生物ThrRS的功能,不仅有利于加深人们对ThrRS氨基酰化和编校机制的认识,而且有助于今后开展ThrRS相关疾病的诊断和治疗的研究。

 

在王恩多研究员和周小龙副研究员的引导下,博士研究生阮志荣等人通过构建的酵母细胞质ThrRS (ScThrRS)基因敲除菌株、筛选酵母ThrRS基因随机突变库,鉴定到12个影响ScThrRS行使功能的突变体。通过研究这些突变体的功能,发现这些氨基酸残基的突变影响了ScThrRS 的氨基酰化和编校活力,证明了N-端延伸结构域对真核生物ThrRS行使功能起重要作用。他们将鉴定到的突变点引入人胞质ThrRS (hcThrRS)中,发现这些突变体在蛋白质表达量和拯救酵母生长的表型都与相应的ScThrRS突变体类似。以上结果揭示了酿酒酵母和人ThrRS的重要功能残基,人ThrRS和酵母ThrRS存在功能保守性,提示ScThrRS基因敲除酵母菌株可用来探究人ThrRS致病机理。

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