1月16日，國際學術(shù)期刊Nucleic Acids Research在線發(fā)表了中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）周小龍研究組與王恩多研究組的最新合作研究成果“Multifaceted roles of t⁶A biogenesis in efficiency and fidelity of mitochondrial gene expression”。該項工作揭示了人線粒體tRNA N⁶-蘇氨酰基甲腺苷酸（t⁶A）修飾對線粒體基因表達調(diào)控的多重作用。

　　轉(zhuǎn)移核糖核酸（tRNA）在細胞內(nèi)所有核酸分子中含有最多的轉(zhuǎn)錄后修飾，這些化學修飾對于穩(wěn)定tRNA的結(jié)構(gòu)和功能十分重要。其中，t⁶A修飾高度保守，僅發(fā)生在解碼ANN（N = A, T, G, C）密碼子的tRNA的37位腺嘌呤（t⁶A37）上。人線粒體tRNA t⁶A37修飾由YRDC與OSGEPL1 共同催化完成。研究組前期工作已經(jīng)闡釋OSGEPL1催化t⁶A37修飾的生化基礎(chǔ)，但t⁶A37修飾在哺乳動物線粒體mRNA翻譯過程中發(fā)揮的功能尚不清楚。

　　在該項研究中，研究人員通過CRISPR-Cas9技術(shù)在HEK293T細胞上構(gòu)建了敲除OSGEPL1基因的KO細胞系，發(fā)現(xiàn)t⁶A37修飾的缺失會專一地上調(diào)線粒體tRNA^Thr和tRNA^Lys上第9位N¹-甲基腺嘌呤（m¹A9）和第10位N²-甲基鳥嘌呤（m²G10）修飾；此外，缺失t⁶A37修飾也會專一地下調(diào)線粒體tRNA^Thr和tRNA^Lys的氨基?；健Ｍㄟ^分離線粒體氧化磷酸化超復(fù)合物并進行蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析，研究人員發(fā)現(xiàn)t⁶A37修飾的缺失會使臨近的U36不僅與mRNA上密碼子的第1位A配對，還錯誤識別密碼子第一位的其他非對應(yīng)核苷酸（G/C/U），導致多種線粒體遺傳密碼被錯誤解碼。線粒體翻譯效率及保真性的下降導致線粒體氧化磷酸化復(fù)合物含量及活力下降，并進一步導致線粒體結(jié)構(gòu)及功能的異常、激活線粒體非折疊蛋白質(zhì)反應(yīng)（UPR^mt）。研究人員進一步構(gòu)建了Osgepl1全身敲除的小鼠并重點研究了該小鼠的心臟功能。發(fā)現(xiàn)Osgepl1-KO小鼠心臟線粒體編碼的Mt-Cox2和Mt-Cox3的表達量顯著下降，但這一變化還不足以影響心臟線粒體氧化磷酸化復(fù)合物的組裝，也沒有對Osgepl1-KO小鼠的心臟功能及壽命產(chǎn)生明顯影響。

　　該研究首次發(fā)現(xiàn)線粒體tRNA t⁶A37修飾與m¹A9，m²G10修飾的協(xié)同調(diào)控；系統(tǒng)揭示t⁶A37修飾對線粒體tRNA氨基?；降挠绊?；闡明線粒體tRNA t⁶A37修飾缺失影響線粒體密碼子解碼保真性失調(diào)的機制。以上結(jié)果加深了人們對線粒體tRNA修飾的生物學功能的認識。

　　分子細胞卓越中心博士研究生張勇與周敬波為該文共同第一作者，周小龍研究員與王恩多研究員為該文共同通訊作者。國家蛋白質(zhì)科學中心（上海）殷躍博士參與了該研究。感謝分子細胞卓越中心分子生物學技術(shù)平臺的大力支持。該研究得到了科技部、國家自然科學基金委、中國科學院、上海市科委的經(jīng)費資助。

　　文章鏈接：https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkae013/7560177

線粒體tRNA t⁶A修飾對線粒體基因表達調(diào)控的多重作用