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．     

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。     

氨酰-tRNA合成酶维持翻译忠实性的机制

氨酰-tRNA合成酶在维持蛋白质合成忠实性方面具有重要的作用.其忠实性机制可以分为正确地选择底物、转位前编辑、顺式转位后编辑和反式转位后编辑4个水平.不同的氨酰-tRNA合成酶能够利用其中的一种或几种机制,将氨基酸和tRNA连接起来,形成正确的氨酰-tRNA.目前,氨酰-tRNA合成酶的研究超出蛋白质合成,已经延伸到了...     

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.     

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.     

布氏锥虫苯丙氨酰-tRNA合成酶在大肠杆菌中的克隆、表达、纯化及活性测定

苯丙氨酰-tRNA合成酶是布氏锥虫蛋白合成过程中的一类重要酶,以其为靶点的抑制剂可能发展成为新一代的抗锥虫药物,但此前并没有分离锥虫苯丙氨酸-tRNA合成酶的报道。本研究用大肠杆菌成功克隆表达并纯化了布氏锥虫苯丙氨酰-tRNA合成酶并进行了活性测定。首先通过PCR方法从布氏锥虫细胞基因组中分别扩增出苯丙氨酰-tRNA合成酶的α亚基、β亚基的基因,依次克隆入pCOLADuet共表达载体,然后在大肠杆菌BL21(DE3)RIPL中进行了成功表达,并采用Ni-Bind亲和层析对其进行了纯化,最后用免疫印迹进行了鉴定。此外还采用放射性同位素方法进行了酶活性测定,这为下一步进行布氏锥虫苯丙氨酰-tRNA合成酶抑制物的设计和体外筛选奠定了良好的基础。     

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     

氨酰-tRNA合成酶专一性识别的进化

氨酰-tRNA合成酶(AARS)是一类在蛋白质合成过程中起着重要作用的酶,它通过与tRNA及其相应氨基酸的专一性识别作用,使得基因序列能够被精确地翻译成蛋白质序列.然而,氨酰-tRNA合成酶的这种识别作用既有专一性,也具有“兼容性”.氨酰-tRNA合成酶的这种双重性质不仅与其结构的进化有关,而且还与其所处的各类生物的不同进化阶段有关.AARS似乎经历了一个由“模糊专一性”（多重专一性）到“精确专一性”（单一专一性）的演变历程.     

亮氨酰-tRNA合成酶在调控衰老骨骼肌蛋白质合成中的作用与机制

蛋白质代谢平衡紊乱是诱发骨骼肌萎缩的根本原因,蛋白质合成减少则直接导致衰老性骨骼肌萎缩的发生与发展。亮氨酰-tRNA合成酶(leucyl-tRNA synthetase, LeuRS)的经典功能是催化亮氨酸与其同工tRNA之间连接形成氨基酰,在生物体内遗传解码过程中具有重要作用。随着近年对LeuRS蛋白研究的深入,人们认为其可能通过行使非经典功能而在衰老骨骼肌蛋白质代谢稳态调节中发挥关键作用。本文综述了氨基酰-tRNA合成酶和LeuRS的结构与生物学特性,并重点对LeuRS作为细胞内亮氨酸传感器调控衰老骨骼肌细胞蛋白质合成的研究进展进行总结,分析了LeuRS响应运动与氨基酸摄入等合成代谢刺激,活化哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1 (mammalian target of rapamycin complex 1, mTORC1)信号转导通路的作用机制,以期为衰老性骨骼肌萎缩的预防和诊治提供新的思路。     

蓖麻蚕氨基酰-tRNA合成酶与丝心蛋白合成的关系

蓖麻蚕Phtlosamta cynthia ricim后部丝腺体在五龄后期主要合成一种蛋白质——丝心蛋白。在组成丝心蛋白的氨基酸成分中,丙氨酸和甘氨酸占了78％,其中内氨酸的含量比甘氨酸高(Kirimura等1962)。已经知道在五龄期,蓖麻蚕后部丝腺体tRNA含量与丝心蛋白的氨基酸成分之间存在着相关性(辜祥荣等,1981)。在生物体内,氨基酸必须与其相应的tRNA结合才能参与蛋白质的合成,而两者的结合反应是由其相应的氨基酰-tRNA合成酶所催化的。本文测定了五龄期蓖麻蚕后部丝腺体中甘氨酰-tRNA合成酶和丙氨酰-tRNA合成酶的活力,以及这两个酶的Km值,观察到在五龄期,这两个酶的活力是随着蛋白质合成的增加而升高的,而且并没有同功酶或酶的变构产生。     

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.     

以布氏锥虫亮氨酰tRNA合成酶为靶标的抗锥虫药物筛选系统的建立

锥虫是人的血液寄生虫,对热带乃至拉丁美洲贫困地区影响极大,但目前的传统治疗药物存在副作用大、有效性不断降低的问题。根据亮氨酰tRNA合成酶在微生物中可作为药物靶点的事实,在新型抗锥虫药物筛选中,通过对锥虫的亮氨酰tRNA合成酶的克隆、表达和纯化,以及该酶活性测定的优化,建立了该酶抑制物的筛选系统。筛选结果表明,这一以锥虫亮氨酰tRNA合成酶为靶标的抗锥虫药物筛选系统可以有效筛选抗锥虫化合物,选出的化合物有一定的抗锥虫特异性,并可以用于化合物的进一步优化和测定其半抑制浓度。使用这一系统筛选到了对锥虫有较好抑制作用,但对人类细胞毒性较小的一系列新型化合物,因而锥虫亮氨酰tRNA合成酶很可能成为开发有效抗锥虫药物的新靶标。     

哺乳动物氨基酰-tRNA合成酶复合物中三个辅助因子在分子信号网络中的重要作用

氨基酰-tRNA合成酶是一类古老而保守的蛋白质,它们催化蛋白质生物合成的第一步反应．哺乳动物细胞内存在一个由8种氨基酰-tRNA合成酶和3种辅助因子组成的氨基酰-tRNA合成酶复合物．近年来,陆续发现该复合物中的3个辅助因子p43、p38和p18在复合物外的多种生命活动中扮演着重要角色：辅助因子p43是细胞因子内皮单核细胞激活肽Ⅱ的前体,参与了血管生成和细胞凋亡等许多生命过程;辅助因子p38在肺部发育中至关重要,同时它在神经细胞中的不正确积累可能与帕金森病有关．更有趣的是,辅助因子 p38和p18可以在时空上高度有序地通过不同的通路参与细胞对DNA损伤的修复．这些研究增加了对于氨基酰-tRNA合成酶和细胞内大分子信号网络之间关系的认识,并将促进对该领域的研究与发展．     

苏氨酰-tRNA合成酶的功能及其在药物开发中的应用

苏氨酰-tRNA合成酶(ThrRS)的经典功能是负责合成苏氨酰-tRNA (Thr-tRNA~(Thr)),后者被延伸因子转运到核糖体上参与蛋白质合成。随着生命体的不断进化,ThrRS不断获得蛋白质合成之外的新功能,统称为非经典功能,多与细胞存活和营养压力有关,对于真核生物细胞稳态至关重要。基于看家蛋白质的重要地位,ThrRS基因突变会导致严重的功能异常,对生命体的正常生命活动造成严重的损伤;同时,ThrRS也成为疾病治疗的有效靶点。关于ThrRS抑制剂的研究也在不断进行,尽管广谱抑制剂疏螺旋体素(borrelidin)抑制效果明显,但较大的细胞毒性导致其临床应用受到限制。开发新一代有效的低毒性抑制剂成为现阶段研究者们致力完成的目标。     

氨酰tRNA合成酶研究进展

氨酰t RNA合成酶作为生命进化中出现的最早的蛋白质之一,可促进氨基酸转移到t RNA上,参与生物体蛋白质合成。伴随生物技术革命的到来,氨酰t RNA合成酶内部结构以及生物功能成为国内外学者的研究热点。在真核生物体内,氨酰t RNA合成酶以聚复合物形式表达功能,连接复杂的生物分子体系。氨酰t RNA合成酶作为蛋白质合成中最重要的一类酶,还直接参与、调控、RNA转录、蛋白质翻译、信号传导、RNA剪接以及免疫应答等许多生物的生命体征运动。学者进一步还证实氨酰t RNA合成酶可以作为一种抗肿瘤药物潜在靶点。     

谷氨酰-脯氨酰-tRNA合成酶的非经典功能——炎症相关基因特异性的翻译沉默

氨基酰-tRNA合成酶（aaRS）催化氨基酰化反应,为生物体内的蛋白质合成提供原料。哺乳动物细胞质中一种双功能aaRS谷氨酰-脯氨酰-tRNA合成酶（EPRS）通常负责将谷氨酸和脯氨酸分别接载到对应的tRNA的3’末端参与蛋白质翻译;此外,它还具有与氨基酰化经典功能无关的单核/巨噬细胞特异性炎症相关基因翻译沉默的非经典功能。在过去的十五年间,对于EPRS参与炎症反应相关基因表达调控的功能研究取得了一系列重要进展,揭示了看家基因EPRS与人类疾病发生和发展的潜在联系。     

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。     

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