7月9日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Nucleic Acids Research在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）周小龍研究組、王恩多研究組最新研究成果：“Newly acquired N-terminal extension targets threonyl-tRNA synthetase-like protein into the multiple tRNA synthetase complex”。該研究發(fā)現(xiàn)哺乳動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)多氨基酰-tRNA合成酶(aaRS)復(fù)合物(MSC)新成員。

 

        哺乳動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)含有20種aaRS，其中9種aaRS與3種輔助因子(AIMP1/p43, AIMP2/p38, AIMP3/p18)形成MSC。對(duì)于MSC的結(jié)構(gòu)、功能及意義了解較少。之前認(rèn)為，人基因組中共有37個(gè)aaRS基因，負(fù)責(zé)編碼細(xì)胞質(zhì)和線粒體兩套蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)所需的aaRS。對(duì)于某一種氨基酸而言，一般最多只有兩個(gè)aaRS基因與之對(duì)應(yīng)，分別編碼細(xì)胞質(zhì)和線粒體aaRS。

 

        2013年，王恩多組首次發(fā)現(xiàn)，在高等真核生物中，除了TARS和TARS2基因分別編碼細(xì)胞質(zhì)和線粒體蘇氨酰-tRNA合成酶(ThrRS) 以外，還存在第三種基因TARSL2，編碼一個(gè)與細(xì)胞質(zhì)ThrRS高度類似的蛋白質(zhì) (命名為T(mén)hrRS-L)(Nucleic Acids Res., 2013)。ThrRS-L與ThrRS主體結(jié)構(gòu)序列保守性較高，但N-末端進(jìn)化出截然不同的延伸結(jié)構(gòu)域。進(jìn)化分析表明，TARSL2是來(lái)源于TARS的基因重復(fù), 是迄今在人細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的第一例aaRS重復(fù)基因, 只在高等真核生物中出現(xiàn)，且具有獨(dú)特的N-末端延伸結(jié)構(gòu)域。進(jìn)一步通過(guò)體內(nèi)、體外實(shí)驗(yàn)研究了小鼠Tarsl2基因(人TARSL2同源基因)在小鼠體內(nèi)的表達(dá)模式、蛋白質(zhì)的細(xì)胞定位及ThrRS-L介導(dǎo)的產(chǎn)生Thr-tRNA^Thr的合成功能和水解誤氨基?；a(chǎn)物Ser-tRNA^Thr的編校功能(Nucleic Acids Res., 2018)。

 

        在最新的研究中，通過(guò)酵母雙雜交實(shí)驗(yàn)，篩選到p43是ThrRS-L的一個(gè)相互作用蛋白質(zhì)，而p43是形成人細(xì)胞質(zhì)多aaRS復(fù)合物(MSC)的核心成員之一；通過(guò)Co-IP實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，ThrRS-L是MSC的新成員，在MSC中與p43以及細(xì)胞質(zhì)精氨酰-tRNA合成酶(ArgRS)相互作用；通過(guò)序列分析，發(fā)現(xiàn)在ThrRS-L 獨(dú)特的N-末端延伸結(jié)構(gòu)域中含有兩個(gè)亮氨酸拉鏈模塊，負(fù)責(zé)介導(dǎo)ThrRS-L與p43、ThrRS-L與ArgRS之間的相互作用；N-末端延伸結(jié)構(gòu)域可以將外源蛋白質(zhì)整合進(jìn)MSC中。本研究發(fā)現(xiàn)了哺乳動(dòng)物細(xì)胞質(zhì)MSC復(fù)合物新成員ThrRS-L，并詳細(xì)闡釋了ThrRS-L進(jìn)入MSC的機(jī)制，進(jìn)一步加深了對(duì)于MSC復(fù)合物形成與結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)；也為認(rèn)識(shí)ThrRS-L可能具有的非經(jīng)典功能提供了新基礎(chǔ)。

 

        周小龍研究員與陳云博士為論文共同第一作者，周小龍研究員與王恩多研究員為論文共同通訊作者。該研究得到中科院上海有機(jī)化學(xué)研究所房鵬飛研究員在結(jié)構(gòu)模擬方面的大力支持。該研究得到了科技部、基金委、中科院及上海市科委的項(xiàng)目資助。

 

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