來自中科院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所，法國(guó)科研中心分子細(xì)胞及遺傳學(xué)研究所的研究人員以tRNA的陰陽(yáng)為題，揭示了tRNA 3’CCA末端在EcLeuRS分子內(nèi)的擺動(dòng)對(duì)其催化和編校功能的影響，同時(shí)為以tRNA在LeuRS中分子內(nèi)的擺動(dòng)機(jī)制為靶點(diǎn)的新型抗生素設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。相關(guān)研究成果公布在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《Nucleic Acids Research》上。

領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是著名生物化學(xué)與分子生物學(xué)家王恩多院士，其長(zhǎng)期從事酶學(xué)和酶與核酸的相互作用的研究，在蛋白質(zhì)生物合成中關(guān)鍵的氨基酰-tRNA合成酶與tRNA相互作用的研究中做出了重要貢獻(xiàn)，于2005年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。2006年當(dāng)選為第三世界科學(xué)院院士。第一作者為譚敏博士和博士研究生王猛。

LeuRS催化生成亮氨酰-tRNALeu為蛋白質(zhì)的生物合成提供原料，tRNA的氨基?；磻?yīng)在合成結(jié)構(gòu)域通過氨基酸活化和tRNA的氨基?；瘍刹椒磻?yīng)完成。但是，其催化活性中心也會(huì)識(shí)別亮氨酸類似物生成誤活化氨基酸，進(jìn)而產(chǎn)生誤氨基酰-tRNALeu。

為保證正確地翻譯遺傳信息，LeuRS在進(jìn)化的過程中招募了一個(gè)額外的編校結(jié)構(gòu)域（CP1）來行使編校功能，在該結(jié)構(gòu)域水解生成的誤氨基?；a(chǎn)物。LeuRS的氨基?；途幮９δ芤蕾囉?/SPAN>tRNA的3’ CCA末端在兩個(gè)結(jié)構(gòu)域之間的擺動(dòng)。在氨基酰-tRNA合成活性中心沒有活化的亮氨酸時(shí)，tRNA 3’ CCA末端傾向于結(jié)合在編校結(jié)構(gòu)域，此時(shí)的tRNA呈經(jīng)典的倒L構(gòu)象。而當(dāng)tRNA的3’CCA末端結(jié)合到氨基酰-tRNA合成結(jié)構(gòu)域進(jìn)行氨基?；磻?yīng)時(shí)，則呈現(xiàn)壓縮扭曲的構(gòu)象。

在這篇文章中，研究人員通過對(duì)大腸桿菌LeuRS（EcLeuRS）的結(jié)構(gòu)的分析和酶學(xué)動(dòng)力學(xué)研究，鑒定了EcLeuRS中協(xié)助tRNA 3’CCA轉(zhuǎn)位的關(guān)鍵殘基R418，將其突變成酸性的谷氨酸和天門冬氨酸導(dǎo)致與tRNA相互排斥使tRNA不能進(jìn)入氨基酰化活性中心，酶的氨基酰化活力幾乎喪失。

當(dāng)EcLeuRS處于氨基?；瘶?gòu)象時(shí)編校結(jié)構(gòu)域中的E292和氨基酰化結(jié)構(gòu)域中的R416形成了空間距離為2.8Å的鹽橋；揭示了這個(gè)鹽橋的作用在于將游離的tRNA鎖定在氨基酰-tRNA合成活性中心，當(dāng)引入單突變R416E或E292R破壞鹽橋使游離的tRNA 3’CCA末端從氨基酰-tRNA合成活性中心擺出，降低了酶的氨基?；盍Γ幻傅陌被；盍﹄S著引入雙突變E292R-R416E重構(gòu)鹽橋而恢復(fù)。

進(jìn)一步的研究表明tRNA 3’CCA末端在EcLeuRS分子內(nèi)的擺動(dòng)同時(shí)還調(diào)節(jié)了酶的編?；盍?，當(dāng)EcLeuRS的突變降低了tRNA 3’CCA在氨基酰-tRNA合成活性中心的結(jié)合時(shí)，CCA傾向位于編校結(jié)構(gòu)域內(nèi)，具有這一構(gòu)象的酶變種依賴tRNA的轉(zhuǎn)移前編校功能將被激活，進(jìn)而提高了酶的依賴tRNA的轉(zhuǎn)移前編?；盍σ约翱偟木幮；盍?。

這項(xiàng)研究揭示了tRNA 3’CCA末端在EcLeuRS分子內(nèi)的擺動(dòng)對(duì)其催化和編校功能的影響，同時(shí)為以tRNA在LeuRS中分子內(nèi)的擺動(dòng)機(jī)制為靶點(diǎn)的新型抗生素設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。