王恩多院士两篇JBC文章解析tRNA新分子机制

王恩多院士两篇JBC文章解析tRNA新分子机制

2016年10月21日讯 tRNA是细胞内主要的RNA之一，是蛋白质合成中的关键生物大分子。在所有胞内的RNA中，tRNA具有最多的修饰，这些修饰对于tRNA在细胞内发挥功能起着重要作用，缺失某些修饰将引起细胞的严重缺陷甚至导致人类疾病。

近期来自中科院上海生科院的王恩多研究组通过质谱、定点突变和酶学动力学等生物化学手段鉴定出tRNA上参与人NSun6（hNSun6）识别的关键元件。这一研究成果公布在Journal of Biological Chemistry杂志上。

通常tRNA氨基酸接受茎部分的核苷酸较少被修饰，第72位的5-甲基胞嘧啶（m5C）修饰是为数不多的几个修饰之一。该位点的m5C修饰仅存在于高等真核生物中且极为保守，提示这个修饰可能在高等真核生物中具有重要的功能。NSun家族成员是真核生物中最主要的RNA m5C甲基转移酶。目前，Nsun6已经被报道能够催化tRNA第72位的甲基化修饰，但其对tRNA识别的关键元件尚不清楚。

在这篇文章中，研究人员通过质谱、定点突变和酶学动力学等生物化学手段鉴定出tRNA上参与人NSun6（hNSun6）识别的关键元件。研究发现hNSun6的识别依赖于tRNA的倒L型三级结构，以及位于tRNA接受茎和D茎的特定的碱基或碱基对。具体识别元件为：（1）全长且正确折叠的tRNA；（2）3’端的CCA末端以及催化位点C72；（3）接受茎上的U73；（4）接受茎第二和第三对碱基对；（5）D茎的11:24和12:23两对碱基对。研究结果表明hNSun6采用三级结构和某些tRNA分子上的特定的元件这一复杂网络识别RNA。其它细胞内的 RNA似乎都不能满足hNSun6 识别的所有需要的条件，因此可以认为hNSun6是专一于tRNA的甲基转移酶。

此外，近期这一研究组也同样在JBC杂志上发文，鉴定了细菌来源的多种ThrRS在N1结构域的存在与N2结构域活性位点的分布上的多样性与复杂性。

蛋白质合成中，氨基酰-tRNA合成酶（AARS）从源头上介导氨基酸与tRNA之间的精确匹配，生成正确的氨基酰-tRNA，为核糖体提供原料。一方面，AARS需要高效地催化氨基酰化反应以合成正确的氨基酰-tRNA，满足蛋白质合成；另一方面，AARS需要通过水解编校功能以确保氨基酸与tRNA的正确匹配。

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