示意圖：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)
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，然而對其細節知之甚少。
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他們發現，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的了解亮氨酰-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，有針對性的設計新的抗生素藥物。
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基金會的支持。 |
