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研究揭示天蓝色链霉菌亮氨酰-tRNA合成酶识别两类亮氨酸tRNA的分子机理

日期:2019-07-10 00:53:21 来源: 分子细胞科学卓越创新中心 点击:

 

国际学术期刊《核酸研究》(Nucleic Acids Research)在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心/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:LeuRS can leucylate type I and type II tRNALeus in Streptomyces coelicolor。

tRNA根据可变环的大小分为两类,长的为I类、短的为II类。亮氨酰-tRNA合成酶(LeuRS)催化tRNALeu的亮氨酰化,生成的亮氨酰-tRNA为蛋白质生物合成的原料。通常,两类tRNALeu由各自的LeuRS催化氨基酰化。但是,在天蓝色链霉菌中的基因组中,只有一种LeuRS(ScoLeuRS)基因,却存在两类tRNALeu(ScotRNALeu)的基因。天蓝色链霉菌属于最高等的放线菌,具有次生代谢过程,能产生包括抗生素在内的多种次生代谢产物。以往的研究表明ScotRNALeu的翻译功能与天蓝色链霉菌的次生代谢产生抗生素过程直接相关。因此,ScotRNALeu的氨基酰化过程对于抗生素合成有重要意义。

在王恩多的指导下,博士研究生范佳奕等人纯化了ScoLeuRS和I类ScotRNALeu(CAA)与II类ScotRNALeu等受体的代表ScotRNALeu(UAA)。他们用酶学动力学研究证明ScoLeuRS能够亮氨酰化两类ScotRNALeu,对II类ScotRNALeu(UAA)具有更高的催化效率。他们通过大量系统的生物化学实验阐明了ScoLeuRS识别两类ScotRNALeu的分子机制。他们发现:(1) ScoLeuRS与以前报道的LeuRS识别tRNALeu的传统辨别子A73不同,它不识别A73,而识别C74;(2) ScotRNALeu可变环的个数而不是碱基类型与ScoLeuRS识别有关;(3) ScoLeuRS识别两类ScotRNALeu的不同处在于tRNA三级结构拐肘结构的三个碱基对,II类ScotRNALeu(UAA)的三对三级结构碱基对对它的氨基酰化极为重要,而I类ScotRNALeu(CAA)中的这三个碱基对并不重要;(4) ScoLeuRS的LSD结构域赋予ScoLeuRS独特的亮氨酰化两类ScotRNALeu的能力,鉴定了与此有关的关键氨基酸残基。另外,他们通过体内实验发现II类ScotRNALeu(UAA)的亮氨酰化水平与天蓝色链霉菌的抗生素合成呈正相关。他们的研究揭示了一种稀有的LeuRS识别tRNALeu的新机制。

该工作得到国家自然科学基金委员会和中科院先导项目的资助。



(责任编辑:sgx)

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