7月29日，國際學術期刊RNA在線發表了中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所王恩多課題組的最新研究成果，解析了人胞質亮氨酰-tRNA合成酶的CP發卡結構域在酶催化過程中的功能和機制。
亮氨酰-tRNA合成酶(LeuRS)催化亮氨酸和對應tRNALeu之間的酯化反應。亮氨酸和異亮氨酸、甲硫氨酸、正纈氨酸的結構非常相似，亮氨酰-tRNA合成酶對上述氨基酸的辨別能力很低，有可能生成錯誤的氨基酰-tRNALeu。在進化中，亮氨酰-tRNA合成酶在原始的催化結構域之上招募了新的編校結構域，對誤氨基酰化產物進行水解，確保蛋白質翻譯過程正確進行。連接催化結構域和編校結構域之間的氨基酸序列被稱為CP發卡結構域。人們普遍認為，這一結構域可能維持酶的空間結構，并參與了酶催化過程中的構象變化，但對其細節卻知之甚少。
來自王恩多課題組的科研人員黃騫等刪除了人胞質亮氨酰-tRNA合成酶的CP發卡結構域，發現酶的氨基酸活化能力和氨基酰化能力完全喪失，tRNA結合能力極大削弱，而編校功能幾乎不受影響。他們構建了一系列原核、真核和古細菌的嵌合體亮氨酰-tRNA合成酶，發現只有來自于真核生物酵母的亮氨酰-tRNA合成酶CP發卡結構域可以替代人胞質亮氨酰-tRNA合成酶CP發卡結構域的功能。通過結構和序列分析發現，這一結構域的柔性氨基酸殘基參與了酶催化過程中的構象變化，對于酶的氨基酸活化能力和氨基酰化能力的發揮至關重要，而極性氨基酸殘基則負責酶與tRNALeu的結合過程。
這一結果有助于人們更好地了解亮氨酰-tRNA合成酶的催化原理，發現人胞質亮氨酰-tRNA合成酶和致病菌亮氨酰-tRNA合成酶的結構差異，有針對性地設計新的抗生素藥物。
該項工作得到了國家科技部、國家自然科學基金委和中國博士后科學基金會的支持。
CP發卡結構域在亮氨酰-tRNA合成酶的一級序列和三級結構中的位置（紫色）
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