氨基酰-tRNA合成酶与神经系统疾病

氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase, aaRS)催化tRNA氨基酰化反应与编校反应,合成正确的氨基酰-tRNA,为蛋白质生物合成提供原料。高等生物的aaRS获得了除蛋白质合成之外的非经典功能。近年来,随着基因组测序和外显子测序技术的发展和新增临床病例的发现,aaRS基因突变被报道与多种神经系统疾病相关。该文将简要介绍已报道的与aaRS基因突变相关的神经系统疾病,并总结aaRS基因突变导致神经系统疾病机制的研究进展;还将讨论神经系统疾病模型在aaRS非经典功能研究和新药设计中的潜在应用。     

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。     

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     

氨基酰-tRNA合成酶编校相关的生理、病理效应和药物设计

氨基酰．tRNA合成酶（aaRS）催化tRNA的氨基酰化反应,为生物体内蛋白质合成提供原料。许多aaRS为保持蛋白质翻译的精确性,在进化的选择压力下产生了编校功能。近年来,人们越来越多关注aaRS编校功能同人类健康之间的关系。在过去的几年中,对于aaRS编校功能缺陷在细胞内的生理效应,与疾病发生的关系和以编校活性位点作为药靶设计、开发新型抗生素的研究中取得了重要的进展。     

氨基酰-tRNA合成酶编校功能缺陷引发的疾病

氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase,aa RS)负责催化氨基酸与对应的tRNA生成氨基酰-tRNA,参与蛋白质的生物合成。aaRS除可以活化其对应的氨基酸外,也可误活化一些与对应氨基酸相似的非对应氨基酸。基于此,aaRS进化出一种编校功能,可以水解误活化或误氨基酰化的氨基酸,保证翻译的正确进行。一旦某种特定的aaRS的编校功能受损,会导致非对应氨基酸误掺入蛋白质,引起蛋白质误折叠。细胞通过上调热休克蛋白来帮助误折叠蛋白质重折叠。误折叠的蛋白质可能会聚集,引起ER应激,或通过泛素化-蛋白酶体途径降解。若超过细胞修复功能所能承受的范围,细胞会凋亡,对于多细胞生物来说,可能会引起一系列疾病,而对于单细胞生物来说,生长会受到抑制,严重的会直接死亡。     

新发现的氨基酰-tRNA合成酶的非经典功能

<正>氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNAsynthetase,aaRS)家族是进化上极为古老的酶类,广泛存在于生物体中,参与生物体内的遗传解码过程。它们负责催化氨基酸与其对应tRNA之间的酯化反应生成氨基酰-tRNA,为生物体内的蛋白质合成提供     

氨基酰-tRNA合成酶的胞外功能

氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase,aaRS)的经典功能是为蛋白质的生物合成提供原料。越来越多的证据表明,多种aaRS可以分泌到细胞外,以细胞分子的形式调控细胞乃至生物体的功能,参与和影响某些疾病的发生。分泌型aaRS的功能形式存在三种:全长形式、水解后的短形式和疾病相关突变体。分泌型aaRS可以调控多种靶细胞,包括内皮细胞、免疫细胞和神经细胞。随着研究的不断深入,将丰富人们对aaRS分泌过程、功能机制和在人类疾病中的潜在作用的认识。拟从氨基酰-tRNA合成酶作为胞外细胞分子的角度,简要介绍已报道的分泌型aaRS,其参与调节靶细胞的机制以及影响疾病发生的机理。     

亮氨酰-tRNA合成酶通过细胞内的亮氨酸调节雷帕霉素受体复合物（TORC1）活性的新功能

TORC1（target of rapamycin complex 1）可整合营养、能量、生长因子及氨基酸等多种细胞外信号,调控基因转录、蛋白质翻译、核糖体合成等生物过程,在细胞生长和凋亡中发挥极为重要的作用。亮氨酰-tRNA合成酶（LeuRS）的经典功能是催化合成亮氨酰-tRNA直接参与遗传信息的解码合成蛋白质。最新研究结果表明人细胞质LeuRS除了经典功能外,还参与调控TORC1途径。综述了LeuRS的非经典功能,它是如何通过感受细胞内的亮氨酸浓度来调节TORC1活性的。这些结果表明了古老的氨基酰-tRNA合成酶家族在进化的过程中被赋予了新的功能。     

与人类疾病相关的几种线粒体氨基酰-tRNA合成酶

氨基酰-tRNA合成酶是一类古老的蛋白质,催化蛋白质生物合成中的第一步反应．已经发现氨基酰-tRNA合成酶还参与大量的其他生命过程,如编校、tRNA的成熟与转运、RNA的剪切、细胞因子等功能．最近的研究结果表明,线粒体氨基酰-tRNA合成酶与人类的疾病密切相关．人线粒体精氨酰-tRNA合成酶基因2号内含子中的一个单点突变导致该基因的转录本被异常剪接,造成脑桥小脑发育不全．人线粒体天冬氨酰-tRNA合成酶基因上的一系列突变致使其mRNA被快速降解或者蛋白质氨基酸一级结构的改变,导致脑干脊髓白质病变及乳糖增高症．人线粒体亮氨酰-tRNA合成酶基因的一个单核苷酸多态性与2型糖尿病密切相关．这些研究结果进一步增强了我们对于氨基酰-tRNA合成酶的生物学功能的认识,并将促进对由线粒体氨基酰-tRNA合成酶所引起线粒体病的致病机理以及治疗方法的研究．     

两种具有调节血管生成作用的氨基酰-tRNA合成酶

氨基酰-tRNA合成酶是生物体内蛋白质合成过程中的一类关键酶,它催化体内tRNA的氨基酰化反应.作为一类古老的蛋白质,氨基酰-tRNA合成酶在其漫长的进化过程中,通过其他结构域的插入或融合逐渐演化出许多新的功能.最近的研究结果表明,人酪氨酰-tRNA合成酶的片段具有促进血管生成的功能,而人色氨酰-tRNA合成酶的片段则具有抑制血管生长的功能.在哺乳动物细胞中,蛋白质的生物合成途径与细胞信号转导途径紧密相连.今后,随着对氨基酰-tRNA合成酶研究的不断深入,可以通过它们与细胞因子和信号转导相连的功能治疗人类的疾病.     

氨基酰-tRNA合成酶与神经退行性疾病

氨基酰-tRNA合成酶催化tRNA的氨基酰化反应为生物体内的蛋白质合成提供原料.这类古老且保守的蛋白质分子在高等生物复杂的细胞分子网络中分化出的新功能是目前人们关注的焦点.近期在对一些患有神经退行性疾病的病人和小鼠模型的研究中发现,位于酪氨酰-tRNA合成酶、甘氨酰-tRNA合成酶和丙氨酰-tRNA合成酶上的突变,可分别导致DI腓骨肌萎缩症(Charcot-Marie-Toothdisease,CMT)C型,腓骨肌萎缩症2D型及小脑浦肯雅(Purkinje)细胞丢失.初步的致病机理研究表明,致病突变对这3种酶的影响各不相同:酪氨酰-tRNA合成酶的氨基酰化催化能力受到影响,甘氨酰-tRNA合成酶受影响的可能是一种未知的新功能,而丙氨酰-tRNA合成酶受影响的则是它的编校功能.这些研究结果揭示了氨基酰-tRNA合成酶涉及神经退行性疾病的广泛性和其机制的复杂性,并将促进对神经退行性疾病这一类常见疾病的病理和治疗方法的研究.     

八肋游仆虫氨酰-tRNA合成酶基因序列分析北大核心CSCD

氨酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase,aaRS)是蛋白质生物合成中的关键酶,能够催化特定的氨基酸和相应tRNA结合。为了研究八肋游仆虫氨酰-tRNA合成酶(Euplotes octocarinatus aminoacyl-tRNA synthetase,EoaaRS)基因的种类、数目、结构及起源,本研究利用生物信息学方法,对八肋游仆虫大核基因组编码的aaRS进行了系统分析。结果表明,八肋游仆虫大核基因组共包含45个aaRS基因,可编码20种不同的aaRS蛋白。其中,Eo GlnRS和Eo AlaRS仅由1个基因编码,其余EoaaRS均由多个基因编码。亚细胞定位分析显示,仅8个EoaaRS具有线粒体导肽,对应于6种EoaaRS。此外,基于核酸序列分析显示,多个EoaaRS在翻译过程中需要发生编程性核糖体移码,才能形成结构完整的蛋白质产物。结构域分析表明,部分EoaaRS存在特殊结构域,暗示其可能具有氨酰化以外的新功能。进化分析揭示,2个Eo GlyRS起源于古菌,而2个Eo LysRS起源于细菌。本研究为后续探讨低等真核生物aaRS的结构与功能奠定了基础。     

亮氨酰-tRNA合成酶在人类疾病治疗中的应用

氨基酰-tRNA合成酶是蛋白质合成过程中的关键酶,广泛参与细胞信号转导、免疫、发育以及疾病等复杂的生理过程。而亮氨酰-tRNA合成酶作为其中的一员,由于对其经典和非经典功能的研究比较透彻,因而受到了药物研发人员的青睐。现综述了亮氨酰-tRNA合成酶应用于抗病原菌感染和抗肿瘤等方面的研究进展和治疗前景。     

八肋游仆虫氨酰-tRNA合成酶基因序列分析

氨酰-tRNA合成酶 (aminoacyl-tRNA synthetase, aaRS) 是蛋白质生物合成中的关键酶,能够催化特定的氨基酸和相应tRNA结合。为了研究八肋游仆虫氨酰 tRNA合成酶(Euplotes octocarinatus aminoacyl-tRNA synthetase, EoaaRS)基因的种类、数目、结构及起源,本研究利用生物信息学方法,对八肋游仆虫大核基因组编码的aaRS进行了系统分析。结果表明,八肋游仆虫大核基因组共包含45个aaRS基因,可编码20种不同的aaRS蛋白。其中,EoGlnRS和EoAlaRS仅由1个基因编码,其余EoaaRS均由多个基因编码。亚细胞定位分析显示,仅8个EoaaRS具有线粒体导肽,对应于6种EoaaRS。此外,基于核酸序列分析显示,多个EoaaRS在翻译过程中需要发生编程性核糖体移码,才能形成结构完整的蛋白质产物。结构域分析表明,部分EoaaRS存在特殊结构域,暗示其可能具有氨酰化以外的新功能。进化分析揭示,2个EoGlyRS起源于古菌,而2个EoLysRS起源于细菌。本研究为后续探讨低等真核生物aaRS的结构与功能奠定了基础。     

多氨基酰-tRNA合成酶复合物的发生发展

氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase, aaRS)是由管家基因编码的一类古老的蛋白质,其核心功能是催化对应的tRNA和氨基酸形成氨基酰-tRNA,为蛋白质合成提供原料,从而将遗传信息翻译成蛋白质行使细胞的生物功能。随着生物进化的发展,越来越多的aaRS进化出了新的结构域,从而使aa RS功能更具有多样性,其中最明显的就是aa RS介导产生的多氨基酰-t RNA合成酶复合物(multiple synthetase complex, MSC)。该文将从进化发展的角度依次对古细菌、真核单细胞生物酿酒酵母(S. cerevisiae)、真核多细胞生物秀丽隐杆线虫(C. elegans)和高等真核生物哺乳动物体内的MSC进行介绍,并综述已报道的它在体内的重要功能。     

前列腺癌细胞中雄激素调控核糖体蛋白和氨酰-tRNA合成酶蛋白棕榈酰化修饰

作者对雄激素R1881或DMSO处理的LNCaP细胞进行炔基棕榈酸代谢标记,之后利用点击化学反应形成的共价键富集棕榈酰化修饰蛋白,并对富集蛋白进行质谱定量分析,从而筛选、鉴定棕榈酰化修饰水平受雄激素诱导的蛋白。结果发现,雄激素在LNCaP细胞内促进核糖体蛋白RPL12、RPS4X和谷氨酰脯氨酰-tRNA合成酶(EPRS)棕榈酰化修饰,在细胞上清中促进甘氨酰-tRNA合成酶(GARS)棕榈酰化修饰。对RPL12、RPS4X和EPRS棕榈酰化调控机制的研究将为前列腺癌的治疗提供新的指导思路;雄激素诱导下细胞内RPL12、RPS4X和EPRS棕榈酰化修饰水平的升高可以作为相关的肿瘤标志物,细胞上清中GARS棕榈酰化修饰水平的升高对于前列腺癌的早期筛查具有重要的参考价值。     

氨酰-tRNA合成酶对tRNA的识别

氨酰-tRNA合成酶(aaRS)与tRNA的相互作用保证了蛋白质生物合成的忠实性. 氨酰-tRNA合成酶对tRNA识别的专一性依赖于aaRS特定的催化结构域和tRNA分子特异的三级结构构象. 反密码子和接受茎(包括73位)在大多数aaRS对tRNA分子的识别过程中起着关键作用, 其他部位如可变口袋、可变(茎)环等, 甚至修饰核苷酸对于一些识别过程也有重要作用.     

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。     

氨酰-tRNA合成酶的研究进展

氨酰-tRNA合成酶催化特异的氨基酸与同源tRNA氨酰化,从而保证了遗传密码翻译的忠实性。这些古老而保守的蛋白质分子除了具有酶的功能外,在哺乳动物细胞中还发现了多种其他功能,具有重要的应用价值。在寻找具有全新作用机制的新抗生素以应对日益严重的抗生素耐药现象过程中,氨酰-tRNA合成酶是细菌蛋白质合成过程中重要的、新颖的靶标,成为关注的重点。定向突变的氨酰-tRNA合成酶可以用来定点掺入非天然氨基酸,扩展蛋白质工程。今后,随着人们对氨酰-tRNA合成酶研究的不断深入,它们还可能用来治疗肿瘤等多种疾病。     

tRNA个性研究进展

ｔＲＮＡ参与蛋白质生物合成中至关重要的两个功能上相连的生物化学事件。一种是由氨基酰－ｔＲＮＡ合成酶（ａａＲＳ）催化的ｔＲ－ＮＡ的氨基酰化（ｔＲＮＡ的个性）,通过ａａＲＳ对ｔＲＮＡ的序列和结构元件的专一识别和氨基酰化,使ｔＲＮＡ转化为氨基酰ｔＲＮＡ。另...