示意圖：CP發(fā)卡結(jié)構(gòu)域在亮氨酰-tRNA合成酶的一級序列和三級結(jié)構(gòu)中的位置(紫色)
亮氨酰-tRNA合成酶(LeuRS)催化亮氨酸和對應(yīng)tRNALeu之間的酯化反應(yīng)。亮氨酸和異亮氨酸、甲硫氨酸、正纈氨酸的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)域之上招募了新的編校結(jié)構(gòu)域，對誤氨基酰化產(chǎn)物進行水解，確保蛋白質(zhì)翻譯過程正確進行。連接催化結(jié)構(gòu)域和編校結(jié)構(gòu)域之間的氨基酸序列被稱為CP發(fā)卡結(jié)構(gòu)域。人們普遍認(rèn)為，這一結(jié)構(gòu)域可能維持酶的空間結(jié)構(gòu)，并參與了酶催化過程中的構(gòu)象變化，然而對其細(xì)節(jié)知之甚少。
來自王恩多研究組的科研人員黃騫等刪除了人胞質(zhì)亮氨酰-tRNA合成酶的CP發(fā)卡結(jié)構(gòu)域，發(fā)現(xiàn)酶的氨基酸活化能力和氨基酰化能力完全喪失，tRNA結(jié)合能力極大削弱，而編校功能幾乎不受影響。他們構(gòu)建了一系列原核、真核和古細(xì)菌的嵌合體亮氨酰-tRNA合成酶，發(fā)現(xiàn)只有來自于真核生物酵母的亮氨酰-tRNA合成酶CP發(fā)卡結(jié)構(gòu)域可以替代人胞質(zhì)亮氨酰-tRNA合成酶CP發(fā)卡結(jié)構(gòu)域的功能。通過結(jié)構(gòu)和序列分析他們發(fā)現(xiàn)，這一結(jié)構(gòu)域的柔性氨基酸殘基參與了酶催化過程中的構(gòu)象變化，對于酶的氨基酸活化能力和氨基酰化能力的發(fā)揮至關(guān)重要，而極性氨基酸殘基則負(fù)責(zé)酶與tRNALeu的結(jié)合過程。
這一結(jié)果有助于人們更好的了解亮氨酰-tRNA合成酶的催化原理，發(fā)現(xiàn)人胞質(zhì)亮氨酰-tRNA合成酶和致病菌亮氨酰-tRNA合成酶的結(jié)構(gòu)差異，有針對性的設(shè)計新的抗生素藥物。
該項工作得到了國家科技部，國家基金委和中國博士后科學(xué)基金會的支持。 |
