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岑特生物见证一种新的氨基酰-tRNA合成酶基因

阅读次数：1828 发布时间：2018/9/12 11:17:26

中国科学院生物化学与细胞生物学研究所王恩多院士课题组在著名学术期刊Nucleic Acids Research 在线发表题为“A threonyl-tRNA synthetase-like protein has tRNA aminoacylation ａnd editing activities”的研究论文。研究首次揭示哺乳动物中特有的重复基因编码的aaRS（氨基酰-tRNA合成酶）的经典功能；同时揭示了小鼠Tarsl2（人TARSL2同源基因）的表达与分布特性，该论文由王恩多研究员和周小龙研究员共同指导，博士生陈云为作者。

aaRS背景介绍

aaRS是一类维持生命活动必不可少的看家酶，能够催化tRNA氨基酰化反应，生成氨基酰-tRNA参与蛋白质合成。高等真核生物中aaRS还参与血管发育、肿瘤发生、免疫应答、发育过程和基因表达调控等一系列翻译过程之外的非经典功能。人核基因组中共有37个aaRS基因，负责编码细胞质和线粒体两套蛋白质合成系统所需的aaRS。aaRS的催化特异性对遗传信息的准确传递十分重要，例如对于某一种氨基酸而言，一般只有两个aaRS基因与之对应，分别编码细胞质和线粒体aaRS。但在2013年，王恩多课题组首次发现，在高等真核生物中，除了TARS和TARS2基因分别编码细胞质和线粒体苏氨酰-tRNA合成酶（ThrRS）以外，还存在第三种基因TARSL2，编码一个与细胞质ThrRS高度类似的蛋白质（命名为ThrRS-like, ThrRS-L）。ThrRS-L与ThrRS主体结构序列相对保守，具有独特的N-末端延伸结构域。这是目前在人细胞中发现的例aaRS重复基因。ThrRS-L具有相对保守的合成和编校结构域，但是否具有经典的蛋白质合成功能悬而未决。

科学家如何解决科学难题

王恩多研究员和周小龙研究员以小鼠为研究对象，通过体内外实验探究小鼠Tarsl2基因在小鼠体内的表达模式、蛋白亚细胞定位及由ThrRS-L介导的产生Thr-tRNAThr的合成功能和水解误氨基酰化产物Ser-tRNAThr的编校功能。数据表明Tarsl2基因在小鼠组织中普遍表达，但具有组织特异性，在肌肉和心脏中含量，暗示其在心脏和肌肉发育及运转过程中发挥作用；此外，与小鼠胞质ThrRS （mThrRS，Tars编码）的细胞质定位不同，Tarsl2编码的蛋白质（mThrRS-L）在细胞质与细胞核中均有分布，由C-末端核定位信号介导细胞核定位，暗示它在细胞核内发挥某种特定功能。这些发现为深入研究其可能介导的非经典功能奠定理论基础。通过体外酶学动力学研究发现，mThrRS-L具有与mThrRS相似的合成和编校活性，但编校错误产物能力明显降低以及跨物种交叉识别tRNA的能力存在差异，表明在经典功能方面，两者存在差别。