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研究揭示天藍(lán)色鏈霉菌亮氨酰-tRNA合成酶識(shí)別兩類亮氨酸t(yī)RNA的分子機(jī)理

作者:宋檢 時(shí)間:2022-12-08 來源:互聯(lián)網(wǎng)

國際學(xué)術(shù)期刊《核酸研究》(Nucleic Acids Research)在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)**創(chuàng)新中心/生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所王恩多研究組的*新研究成果:LeuRS can leucylate type I and type II tRNALeus in Streptomyces coelicolor。

 

tRNA根據(jù)可變環(huán)的大小分為兩類,長的為I類、短的為II類。亮氨酰-tRNA合成酶(LeuRS)催化tRNALeu的亮氨酰化,生成的亮氨酰-tRNA為蛋白質(zhì)生物合成的原料。通常,兩類tRNALeu由各自的LeuRS催化氨基酰化。但是,在天藍(lán)色鏈霉菌中的基因組中,只有一種LeuRS(ScoLeuRS)基因,卻存在兩類tRNALeu(ScotRNALeu)的基因。天藍(lán)色鏈霉菌屬于*高等的放線菌,具有次生代謝過程,能產(chǎn)生包括抗生素在內(nèi)的多種次生代謝產(chǎn)物。以往的研究表明ScotRNALeu的翻譯功能與天藍(lán)色鏈霉菌的次生代謝產(chǎn)生抗生素過程直接相關(guān)。因此,ScotRNALeu的氨基酰化過程對(duì)于抗生素合成有重要意義。

 

在王恩多的指導(dǎo)下,博士研究生范佳奕等人純化了ScoLeuRS和I類ScotRNALeu(CAA)與II類ScotRNALeu等受體的代表ScotRNALeu(UAA)。他們用酶學(xué)動(dòng)力學(xué)研究證明ScoLeuRS能夠亮氨酰化兩類ScotRNALeu,對(duì)II類ScotRNALeu(UAA)具有更高的催化效率。他們通過大量系統(tǒng)的生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)闡明了ScoLeuRS識(shí)別兩類ScotRNALeu的分子機(jī)制。他們發(fā)現(xiàn):(1) ScoLeuRS與以前報(bào)道的LeuRS識(shí)別tRNALeu的傳統(tǒng)辨別子A73不同,它不識(shí)別A73,而識(shí)別C74;(2) ScotRNALeu可變環(huán)的個(gè)數(shù)而不是堿基類型與ScoLeuRS識(shí)別有關(guān);(3) ScoLeuRS識(shí)別兩類ScotRNALeu的不同處在于tRNA三級(jí)結(jié)構(gòu)拐肘結(jié)構(gòu)的三個(gè)堿基對(duì),II類ScotRNALeu(UAA)的三對(duì)三級(jí)結(jié)構(gòu)堿基對(duì)對(duì)它的氨基酰化*為重要,而I類ScotRNALeu(CAA)中的這三個(gè)堿基對(duì)并不重要;(4) ScoLeuRS的LSD結(jié)構(gòu)域賦予ScoLeuRS獨(dú)特的亮氨酰化兩類ScotRNALeu的能力,鑒定了與此有關(guān)的關(guān)鍵氨基酸殘基。另外,他們通過體內(nèi)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)II類ScotRNALeu(UAA)的亮氨酰化水平與天藍(lán)色鏈霉菌的抗生素合成呈正相關(guān)。他們的研究揭示了一種稀有的LeuRS識(shí)別tRNALeu的新機(jī)制。

 

該工作得到國家自然科學(xué)基金委員會(huì)和中科院先導(dǎo)項(xiàng)目的資助。

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