中科院院士組文章解析蛋白合成機制

來自中科院上海生化與細胞所的研究人員利用一種新研究體系：結(jié)核分支桿菌亮氨酰-tRNA合成酶(MtbLeuRS) ，發(fā)現(xiàn)了原核病原菌亮氨酰-tRNA合成酶的C-端延伸結(jié)構(gòu)域在維持酶與核酸相互作用方面的重要機制，相關(guān)成果公布在Nucleic Acids Research雜志上。

　　這項研究由王恩多研究組完成，*作者為胡慶華博士。王恩多院士長期從事酶學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，于2005年當選為中國科學院院士。2006年當選為第三世界科學院院士。

　　肺結(jié)核(tuberculosis, TB)是威脅*人類健康的重大傳染性疾病。截至2009年底WHO的統(tǒng)計報告顯示，約有1/3的人口感染結(jié)核分支桿菌(Mycobacterium tuberculosis)——肺結(jié)核的主要致病菌。當前，耐多藥結(jié)核桿菌的蔓延(multi-drug resistant TB, MDR-TB)對臨床抗生素療法提出了挑戰(zhàn)，迫切需要開發(fā)新型抗生素。

　　細菌中基因的表達調(diào)控過程一直是藥物人員尋找靶點的途徑。近年來，在蛋白質(zhì)合成起始發(fā)揮作用的氨基酰-tRNA合成酶(aaRS)以其*的優(yōu)勢成為抗生素新藥開發(fā)的一個理想靶點。

　　首先，aaRS普遍存在于自然界有細胞的生命體內(nèi)，維持了細胞的基本生命活動，其功能的缺失將影響細胞的生長。其次，不同物種來源的aaRS在結(jié)構(gòu)和分子催化機制上的差異，為開發(fā)具有選擇性的藥物提供了可能。再次，多達20種的aaRS增加了藥物靶點的選擇性。此外，在臨床外傷感染有近30年應用史的細菌異亮氨酰-tRNA合成酶抑制劑——莫匹羅星(商品名百多邦)，以及進入臨床III期試驗將用于灰指甲治療的亮氨酰-tRNA合成酶抑制劑——5- 氟-1,3-二氫-1-羥基-2,1-苯并硼烷(AN2690), 更為以aaRS為靶點的抗生素增添了信心。

　　在這篇文章中，研究人員用建立的結(jié)核分支桿菌亮氨酰-tRNA合成酶(MtbLeuRS) 的研究體系圍繞C-端延伸結(jié)構(gòu)域(CTD)開展了一系列的工作，他們利用大腸桿菌基因表達體系獲得了高活力的MtbLeuRS和結(jié)核桿菌亮氨酸 tRNA(Mtb-tRNALeu)，建立了一個的MtbLeuRS/Mtb-tRNALeu研究體系，并通過定量分析MtbLeuRS的編校反應，發(fā)現(xiàn)它編校正纈氨酸(Nva)偏好依賴tRNA的轉(zhuǎn)移前編校途徑，占總編校反應的70%, 是已報道的LeuRS中zui高的。

　　并且研究人員鑒定出對維持酶構(gòu)象及酶與核酸相互作用的關(guān)鍵氨基酸殘基，借助熒光滴定和酵母三雜交手段發(fā)現(xiàn)這些位點的突變都會影響酶與tRNA的結(jié)合。研究人員還從立體結(jié)構(gòu)分析了CTD與酶的主體部分的連接肽段的柔性與酶活力的關(guān)系，揭示了CTD的靈活性在調(diào)節(jié)底物結(jié)合、氨基酰化及編校反應中酶與 tRNA的相互作用的重要性，鑒定出調(diào)節(jié)構(gòu)象的至關(guān)重要的一個位點。

　　這項研究豐富了人們對酶與tRNA的識別質(zhì)量控制蛋白質(zhì)合成*步反應的認識，同時建立的MtbLeuRS/Mtb-tRNALeu研究系統(tǒng)也為篩選抗結(jié)核病新藥提供了研究平臺。

中科院院士組文章解析蛋白合成機制