tRNA介导蛋白质工程

在遗传信息从DNA到蛋白质流动的过程中,tRNA携带特异的氨基酸参与蛋白质合成,对于维持蛋白质翻译的忠实性起着非常重要的作用。生物体内共有20种氨酰tRNA合成酶,每一种均对应于一种氨基酸和一个tRNA类型。但是这种翻译过程仅仅限于20种天然氨基酸,因此在进行传统的蛋白质工程研究时常常受到限制。事实上,在蛋白质工程中借助于校正tRNA定点掺入非天然氨基酸可以提供蛋白质的结构信息,改进蛋白质检测与分离的方法,甚至赋予蛋白质某些新的特性。随着生物技术的发展和完善,tRNA介导蛋白质工程将不仅在蛋白质工程中发挥潜能,而且在研制新型生物材料和疾病诊断及药物治疗方面起到推动作用。     

tRNA介导蛋白质工程

在遗传信息从DNA到蛋白质流动的过程中,tRNA携带特异的氨基酸参与蛋白质合成,对于维持蛋白质翻译的忠实性起着非常重要的作用,生物体内共有20种氨酰tRNA合成酶,每一种均对尖于一种氨基酸和一个tRNA类型,但是这种翻译过程仅仅限于20种天然氨基酸,因此在进行传统的蛋白质工程研究时常常受到限制,事实上,在蛋白质工程中借助于校正 tRNA定点掺入非天然氨基酸可以提供蛋白质的结构信息,改进蛋白质检测与分离的方法,甚至赋予蛋白质某些新的特性,随着生物技术的发展和完善,tRNA介导蛋白质工程将不仅在蛋白质工程中发挥潜能,而且在研制新型生物材料和疾病诊断及药物治疗方面起到推动作用。     

哺乳动物氨基酰-tRNA合成酶的研究

1 氨基酰-tRNA合成酶及哺乳动物细胞中氨基酰 tRNA合成酶的特点 1．1 氨基酰-tRNA合成酶催化的反应氨基酰-tRNA合成酶家族(aaRS)参与生物体中的遗传解码过程。它们催化氨基酸与其对应的 tRNA之间的酯化反应,生成氨基酰-tRNA参与蛋白质的生物合成,它反应的专一性确保了蛋白质生物合成的精确性。氨基酸与其对应的tRNA之间的     

血管生成素与tRNA片段化

tRNA主要功能是转运氨基酸参与蛋白质合成,在蛋白质生物合成过程中起着关键性的作用．近年来发现,tRNA是细胞内小RNA分子的重要来源,具有其它重要的生物学功能．来源于成熟tRNA分子的tRNA片段根据切割位置及生成机制的不同,主要分为两类：一类是tRNA半分子（tRNA halves）;另一类是较小的tRNA片段,称为tRFs( tRNA fragments)．在哺乳动物细胞中,tRNA半分子由血管生成素在tRNA分子反密码环处切割生成．本文主要针对tRNA半分子的加工机制、功能及在临床上的潜在应用进行综述．     

真核细胞tRNA的降解

tRNA在蛋白质合成过程中起着关键性的作用,不但为三联密码子翻译成氨基酸提供了接合体,而且为将氨基酸运送到核糖体提供了运送载体.在真核细胞中,tRNA前体必须经过广泛的加工修饰,成为成熟的tRNA分子才能充分发挥生物学功能.以往对tRNA的研究主要集中于tRNA的结构、功能、加工和成熟上,却很少关注tRNA分子的降解.最近研究发现tRNA的降解在tRNA的生成、加工和功能发挥上同样起着重要作用.     

tRNA核苷修饰与细胞胁迫应答

细胞的生长和功能发挥需要特定的内部条件。当外界条件发生变化时,细胞要想保持这种特定的内部环境,需要许多过程的参与,其中最重要的一个部分是RNA代谢调节,其通常涉及一般翻译水平的下降和应激反应,以有利基因翻译的增加。tRNA是翻译机制的一个基本组成部分,在蛋白质合成过程中,它将氨基酸传递给核糖体。tRNA的显著特征之一是高度修饰,这些修饰有大量用途,包括确保翻译的准确性和高效性、维持tRNA折叠或稳定性等。细胞在逆境胁迫条件下,tRNA修饰水平会发生显著变化,并通过不同的途径影响细胞的翻译。本文阐述了tRNA核苷修饰与细胞胁迫之间的相互关系,描述了tRNA修饰响应胁迫应答的可能机制。     

tRNA核酸内切酶的研究进展

tRNA在蛋白质合成过程中起着极其重要的作用。在所有的生物体内,tRNA首先以前体形式转录,然后必需经过一系列的加工后才能成为有功能的tRNA分子。tRNaseZ、RNaseP和tRNA剪接内切酶是参与tRNA前体加工的三种主要的核酸内切酶,分别参与tRNA前体3′末端、tRNA前体5′末端和内含子剪接的加工。这三种酶具有不同的结构特征,并且利用完全不同的催化机制水解磷酸二酯键。tRNaseZ和RNaseP都是金属酶,活性中心分别需要Zn^2＋和Mg^2＋的参与;而tRNA剪接内切酶活性中心不需要金属离子,是一个由不同催化亚基上的关键氨基酸残基构成的组合式活性中心。     

氨酰tRNA合成酶的分子网络和功能

氨酰tRNA合成酶是生命进化过程中最早出现的一类蛋白质,氨酰tRNA合成酶帮助氨基酸转移到相应的tRNA上,进而参与蛋白质的合成保证了生命体的严谨性和多样性.随着后基因组时代的到来,氨酰tRNA合成酶的结构和功能成为新的研究热点.结构生物学和生物信息学的研究结果表明,氨酰tRNA合成酶在真核生物体内以多聚复合物的形式行使功能,形成复杂的分子网络体系.最新的实验证据显示,氨酰tRNA合成酶不但是蛋白质合成过程中一类最重要的酶,而且参与了转录、翻译水平的调控、RNA剪接、信号传导和免疫应答等众多生命活动.     

氨酰tRNA合成酶作用机制及其应用

氨酰tRNA合成酶（aminoacyl tRNA synthetases, aaRSs）通过催化氨基酸与相应tRNA的氨酰化以保证遗传信息翻译的准确性,在生物体内具有重要作用。近年来,随着对aaRS催化机制理解的不断加深,aaRS的应用逐渐成为研究热点。在细菌中,aaRS活性被抑制后会导致其生命活动发生紊乱,根据aaRS在人体与病原菌内不同的催化特点设计针对病原体的特异性aaRS抑制剂,将有助于开发以aaRS为靶标的新型抗生素。另外,通过突变aaRS可以在蛋白质序列中定点掺入非天然氨基酸,扩展蛋白质工程。本文简述了aaRS的分类、结构与功能的特点,并在此基础上综述了aaRS在研发新型抑制剂,设计改造特殊蛋白质等方面的应用。     

基于古菌酪氨酰tRNA合成酶非天然氨基酸插入的研究进展

构筑蛋白质的编码信息存在于高度保守的密码子表中,而生物体仅利用20种天然氨基酸,就能排列组合出不同的蛋白质来行使多种生物学功能。通过合成生物学的飞速发展,使得在蛋白质合成中可控地引入非天然氨基酸成为可能。这极大地拓展了蛋白质的结构和功能,并为生物学工具的开发和生物生理过程的研究提供了便利。具有活性基团的非天然氨基酸可以广泛地应用于蛋白质结构研究、蛋白质功能调控以及新型生物材料构建和医药研发等诸多领域。基因密码子拓展技术利用正交翻译系统,通过重新分配密码子改造中心法则,可以在蛋白质的指定位点引入非天然氨基酸。系统地介绍了目前提升密码子拓展技术插入非天然氨基酸效率的方法,包括tRNA以及氨酰tRNA合成酶的各种突变方法和翻译辅助因子的改造。汇总了利用古细菌酪氨酰tRNA合成酶插入的非天然氨基酸和突变位点并总结了密码子拓展技术在生物医药领域的前沿进展。最后讨论了该项技术目前所面临的挑战,如可利用的密码子数量不多、正交翻译系统的种类有限和非天然氨基酸多插效率低下。希望能够帮助研究者建立适合的非天然氨基酸插入方法并推动密码子拓展技术进一步发展。     

文昌鱼核糖核蛋白体结构与功能的研究——Ⅰ. 文昌鱼tRNA和5SRNA的制备

本文报导了从厦门白氏文昌鱼(Branchiostoma belcheri Gray)中制备tRNA和5S RNA的方法。将文昌鱼洗净,用搅碎机破碎,然后用苯酚法提取小分子RNA。RNA粗制品经DEAE—纤维素DE22、DEAE—Sephadcx A—50和Sephadex G—100柱层析分离纯化,分别得到tRNA和5S RMA。再用12％聚丙烯酰胺疑胶电泳进一步纯化。测定了tRNA接受甘氨酸、丙氨酸和酪氨酸的活力分别为6.3％、5.2％和21％—25％。 tRNA的主要生物功能是携带与转移氨基酸参与蛋白质生物合成,并对基因表达进行调节控制。5S RNA是核糖核蛋白体的一个组分,在蛋白质生物合成中具有重要的功能,也是研究生物进化比较理想的一种生物大分子。自Hoagland等(1957)发现tRNA及Tissieres等(1959)发现核糖核蛋白体RNA后,科学工作者便广泛地开展了对tRNA和5SRNA结构与功能的研究。 文昌鱼是一种处于脊椎动物与无脊椎动物之间过渡类型的脊索动物,属脊索动物门的头索亚门,最接近脊椎动物亚门。因此对它进行深入的生化研究,在探索生物进化方面有较大的学术意义。本文报告从文昌鱼中制备tRNA和5SRNA以及tRNA接受氨基酸活力的初步结果。     

与一分子荧光分析系统相结合的蛋白质精确标记技术

识别4个碱基密码子的tRNA与荧光标记的氨基酸结合部位特异的标记蛋白质的试剂盒开发成功。与奥林帕斯公司的一分子荧光分析系统相结合,将在蛋白质相互作用的分析方面发挥威力。[编者按]     

氨酰tRNA 合成酶抑制剂作为新型抗感染药物的研究进展

细菌耐药性的不断上升对现有阶段的抗生素类药物提出了一个严峻的挑战,同时也掀起了针对于新靶标的抗菌药物的研究。氨酰tRNA合成酶(aaRS)催化特定氨基酸连接到相应的tRNA分子上,在蛋白质的合成过程中起着必不可少的作用。氨酰tRNA合成酶的抑制会导致蛋白质合成的停止,扰乱细菌和真菌的生长,因此氨酰tRNA合成酶是一类潜在的抗感染靶标。本文分别综述了天然产物及其衍生的aaRS抑制剂,底物和反应中间体模拟物,通过合成和通过虚拟筛选得到的aaRS抑制剂作为新型抗细菌和抗真菌药物的研究进展,并对aaRS的靶标特点、分类和催化机制作一简要介绍。     

对tRNA和mRNA双依赖的兔网织红细胞无细胞蛋白合成体系的制备

本文在Gilbert和Anderson及Pel-ham和Jackson方法的基础上加以改进,制备了一个对tRNA和二RNA双依赖的兔网织红细胞无细胞蛋白合成体系。在有TMV RNA存在的情况下,加入兔网织红细胞总tRNA,氨基酸参入比不加tRNA的对照高40倍以上。在有兔网织红细胞总七RNA存在的情况下,加入TMVNA或Poly(rU),氨基酸参入分别比不加外源mRNA的对照高10倍和7倍以上。这个双依赖的无细胞蛋白合成体系是检测单一tRNA和mRNA生物活性的有用工具。     

tRNA在基因表达中的调控作用

转移核糖核酸（transfer RNA,tRNA）是遗传信息传递过程中的“适配器”分子,它们能够把mRNA所携带的遗传信息准确地翻译成蛋白质的氨基酸序列.然而,近年来的研究表明,tRNA在基因表达过程中还具有重要的调控作用.当生物面临外界某些营养压力胁迫时,空载tRNA可作为效应分子影响细胞整体基因表达水平,从而使机体应对不利的环境.在酵母和某些哺乳动物细胞中,tRNA可以从细胞质逆行回细胞核.这种逆行一方面可以使细胞核的监控系统连续地监控tRNA的完整性,另一方面,在营养缺乏时,逆行回细胞核的tRNA可以有效地降低蛋白质的合成水平.最新研究表明,tRNA并不是绝对稳定的RNA分子.在某些生理或逆境胁迫下,tRNA在其反密码环或反密码环左臂处被内切酶特异性切割成不同长度的片段.这些切割并不是无意义的随机降解现象,而有可能产生一类新的信号分子,如tRNA半分子或sitRNA,它们与生物应激反应中细胞整体代谢的基因表达调控有着密切的关系.关于tRNA调控功能的研究是一个新的前沿领域,它将揭示tRNA结构与功能的多样性及其在遗传信息表达过程中的重要作用.     

氨基酰tRNA合成酶的经典与非经典酶活性

氨基酰tRNA合成酶（aminoacyl-tRNA synthetases,aaRS）家族的经典功能是催化氨基酸与对应tRNA结合,形成氨基酰tRNA,参与蛋白质合成。aaRS在进化过程中不断增加与氨基酰化功能无关的新结构域,其亚细胞器定位也受到营养、压力信号、参与调控血管新生和炎症反应等内外部信号调控,且不同aaRS的突变导致不同人类疾病,提示aaRS具有信号传导功能,但缺少具体的生化机制。最新发现aaRS具有氨基酰转移酶活性。一种氨基酸可以被其对应的aaRS活化成氨基酰AMP,氨基酰AMP可以修饰与该aaRS相互作用蛋白质的赖氨酸,传递该氨基酸的丰度及结构信息,调控细胞信号网络。aaRS新功能的发现和研究,为解释aaRS的生理病理重要性提供新的方向。本文综述aaRS的进化及非经典功能,讨论aaRS氨基酰转移酶活性在细胞信号传导及其与疾病的相关性,也包括药物开发潜力。     

tRNA研究的近况

转移核糖核酸(tRNA)初期通称为可溶性核糖核酸(sRNA),它的发现已有三十余年的历史。tRNA在蛋白质生物合成的过程中起着关键性的作用,是将核酸的遗传讯息转译成蛋白质一级结构的生物大分子化合物,因此受到重视。早期的研究工作,偏重于从生物材料中分离纯化得到对一种氨基酸专一的纯tRNA,并测定其一级结构(核苷酸排列顺序)。1965年R.W.Holley实验室首先测定了酵母丙氨酸tRNA的一级结构,并因此获得了1968年诺贝尔生理学医学奖。自此以后tRNA的研究一直受到生物化学,分子生物学,分子遗传学等工作     

tRNA特异性的主要决定子研究进展

1988年5月12日的Nature杂志上刊登了一篇题为“一种简单的结构特征是转移RNA特异性的主要决定子”(A Simple structural feature is a major determinant of the identity of a transfer RNA)的文章,立刻引起了轰动,5月13日的纽约时报和其它有关报刊大量刊登了许多著名分子生物学家的评论文章,对此项研究结果作了高度的评价,称tRNA特异性的这一决定子为“第二遗传密码”。这个使科学家们困惑了20年之久的难题终于得到了解答。这一难题是,在蛋白质的合成过程中,在翻译中起关键作用的tRNA分子如何识别特定的氨基酸,也就是说,究竟是tRNA分子的哪一部位对氨基酸的特异性结合起着决定性的作用。     

微生物tRNA与密码子系统应用研究进展*

tRNA作为生命中心法则中翻译过程的重要参与分子,其种类、丰度都会对蛋白质的正常合成产生巨大影响。近年来通过对微生物tRNA的结构功能以及合成修饰过程的解析获得诸多启发,开展密码子扩展的研究,实现将非天然氨基酸引入特定位置从而获得新功能蛋白。同时,通过化学合成微生物基因组开展的密码子重编码工作将释放更多的密码子与tRNA用于更加广泛的密码子扩展研究。对微生物tRNA与密码子系统在合成生物学中的最新应用研究进展进行了综述,并讨论其未来的发展趋势。     

氨酰tRNA合成酶作用机制及其应用北大核心CSCD

氨酰tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetases,aaRSs)通过催化氨基酸与相应tRNA的氨酰化以保证遗传信息翻译的准确性,在生物体内具有重要作用。近年来,随着对aaRS催化机制理解的不断加深,aaRS的应用逐渐成为研究热点。在细菌中,aaRS活性被抑制后会导致其生命活动发生紊乱,根据aaRS在人体与病原菌内不同的催化特点设计针对病原体的特异性aaRS抑制剂,将有助于开发以aaRS为靶标的新型抗生素。另外,通过突变aaRS可以在蛋白质序列中定点掺入非天然氨基酸,扩展蛋白质工程。本文简述了aaRS的分类、结构与功能的特点,并在此基础上综述了aaRS在研发新型抑制剂,设计改造特殊蛋白质等方面的应用。