生化与细胞所研究人员揭示极端嗜盐嗜碱菌中亮氨酰-tRNA合成酶与tRNALeu的相互作用机制

2月6日，《核酸研究》(Nucleic Acids Research)在线发表了上海生科院生化与细胞所王恩多研究组的最新研究成果“Coexistence of bacterial leucyl-tRNA synthetases with archaeal tRNA binding domains that distinguish tRNALeu in the archaeal mode”。

亮氨酰-tRNA合成酶（LeuRS）是融合了多个功能结构域的蛋白质，可细分为细菌型和古菌/真核型两种类型。一般在单一的细胞空间内只存在一种LeuRS，且其所有结构域均为同一类型。但是在极端嗜盐嗜碱菌Natrialba magadii中同时编码两种胞质LeuRS（NmLeuRS1和NmLeuRS2），它是首次被发现的天然融合了细菌来源和古菌来源不同结构域的蛋白质；该菌中还编码典型的古菌类型亮氨酸tRNA（NmtRNALeu）。这两种LeuRS对tRNALeu的识别方式和功能都是空白。

在王恩多研究员和周小龙副研究员的指导下，博士研究生方志鹏等人成功地在大肠杆菌中诱导表达并纯化得到两种NmLeuRS。筛选到在pH9.0的饱和KCl溶液中最优反应条件，发现两种NmLeuRS均以古菌方式识别NmtRNALeu，而它们位于N-端的催化结构域却属于细菌类型。他们还发现，NmLeuRS1具有正常氨基酰化和编校活力，NmLeuRS2基本丧失活力；暗示了前者在体内维持经典功能的同时，后者可能是进化遗迹或者在极端嗜盐嗜碱菌中发挥其它功能。NmLeuRS1可以误活化多种非对应氨基酸，主要通过转移后编校途径清除错误产物，对蛋白质合成的原料进行质量控制。以上的研究结果加深了对极端条件生长的细菌中氨基酰-tRNA合成酶与tRNA相互作用的机理、以及对蛋白质生物合成进行质量控制机理的认识。

该研究得到国家基金委、国家科技部和中国科学院的资助。（生化与细胞所）