6月2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、王恩多研究組與中科院生物物理研究所陳暢研究組合作研究成果“Nitrosative stress inhibits aminoacylation and editing activities of mitochondrial threonyl-tRNA synthetase by S-nitrosation”。

　　人基因組編碼38種氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase, aaRS)，負(fù)責(zé)細(xì)胞質(zhì)與線粒體兩套蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)。aaRS催化tRNA的氨基?；磻?yīng)保證蛋白質(zhì)合成的速度，催化編校反應(yīng)保證蛋白質(zhì)合成的精確性。蛋白質(zhì)合成的速度與精確性受營(yíng)養(yǎng)、環(huán)境、病原體感染等因素的調(diào)控。例如，在細(xì)菌感染時(shí)，人細(xì)胞質(zhì)甲硫氨酰-tRNA合成酶(MetRS)被磷酸化修飾，誤氨基?；舾煞莟RNAMet，在非甲硫氨酸密碼子上誤參甲硫氨酸，介導(dǎo)適應(yīng)性翻譯(adaptive translation)；在氧化應(yīng)激(oxidative stress)條件下，細(xì)菌蘇氨酰-tRNA合成酶(ThrRS)編?；钚晕稽c(diǎn)的半胱氨酸(Cys)會(huì)被次磺酸化修飾，導(dǎo)致編校活性喪失，造成錯(cuò)誤翻譯(mistranslation)；沙門氏菌苯丙氨酰-tRNA合成酶(PheRS) 在氧化應(yīng)激情況下發(fā)生氧化修飾，卻促進(jìn)編校反應(yīng)。但長(zhǎng)期以來(lái)，硝化應(yīng)激(nitrosative stress)對(duì)于蛋白質(zhì)合成的潛在調(diào)節(jié)作用一直未知。  

　　該項(xiàng)研究中，研究人員首先發(fā)現(xiàn)： 活性氧H2O2引起的氧化應(yīng)激不能調(diào)節(jié)人或鼠線粒體及細(xì)胞質(zhì)ThrRS的活性；與之相反的是，活性氮(Reactive Nitrogen Species, RNS)一氧化氮供體GSNO卻顯著下調(diào)線粒體ThrRS的氨基?；c誤氨基酰化能力；通過(guò)自主優(yōu)化的不可逆Biotin-Switch方法(Irreversible Biotin-switch Procedures, IBP)，結(jié)合質(zhì)譜分析，鑒定了線粒體ThrRS上4個(gè)Cys殘基被亞硝基化修飾，其中一個(gè)殘基(Cys409)是氨基酸活化的活性中心；通過(guò)一系列突變體的構(gòu)建，結(jié)合生化分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)生在每一個(gè)Cys殘基的亞硝基化修飾均不同程度地下調(diào)了酶的氨基?；c編校反應(yīng)活力；進(jìn)一步分別從人源細(xì)胞線粒體和小鼠皮層組織中鑒定到8種線粒體aaRS和14種細(xì)胞質(zhì)aaRS被亞硝基化修飾。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)在亨廷頓疾病(Huntington disease)小鼠模型中檢測(cè)到皮層組織線粒體ThrRS亞硝基化修飾顯著降低，提示線粒體蛋白質(zhì)合成調(diào)控在疾病中的潛在作用。

　　該研究首次發(fā)現(xiàn)硝化應(yīng)激對(duì)ThrRS氨基?；c編校反應(yīng)的抑制作用；首次繪制了人源細(xì)胞和小鼠皮層組織中細(xì)胞質(zhì)與線粒體的aaRS亞硝基化修飾網(wǎng)絡(luò)，揭示了亞硝基化修飾對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的速度與精確性的調(diào)控；為揭示亨廷頓神經(jīng)退行性疾病的分子機(jī)制提供了新的線索。

　　分子細(xì)胞卓越中心與上?？萍即髮W(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生鄭文強(qiáng)、生物物理所張玉英博士、研究生姚勤及陳于哲為本文共同第一作者，周小龍研究員、陳暢研究員、王恩多研究員為本文共同通訊作者。該研究得到了生物物理所王曦博士在蛋白質(zhì)自由巰基分析方面的大力支持；華中科技大學(xué)李和教授惠贈(zèng)亨廷頓R6/1模型小鼠。國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、基金委以及中科院衰老先導(dǎo)專項(xiàng)給予了經(jīng)費(fèi)資助。

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