大肠杆菌亮氨酰-tRNA合成酶和tRNA～（Leu）在氨基酰化和编校反应过程中的相互作用

发布时间：2020-05-23 05:49

【摘要】：大肠杆菌的亮氨酰-tRNA合成酶(leucyl-tRNA synthetase, LeuRS)的活性位点中插入有一个大的连接肽段(connecting peptides 1, CP1)。以前的研究表明该连接肽段里的肽键E292-A293对于LeuRS的氨基酰化活性至关重要。为了进一步研究E292对大肠杆菌LeuRS功能的影响，E292被分别突变成K，F，S，D，Q，，A。这些突变对LeuRS的氨基酸活化反应活性影响不大。CD光谱和荧光光谱数据表明这些变种酶的分子结构上没有发生明显变化，但是它们的氨基酰化活性却都有不同程度的下降。E292突变成K292使LeuRS的氨基酰化活性下降最多。分析这些变种酶对三种底物的Km值后，发现E292不参与亮氨酸的结合，但是这些变种酶与ATP的结合都有所增强。 E292突变后的LeuRS变种酶能够误氨基酰化tRNALeu，表明它们的编校功能受到不同程度的损伤。首次发现突变酶在编校过程中可以区分tRNALeu的两个等受体tRNALeu 1和tRNALeu 2，其结构基础为tRNALeu接受茎上的第一对碱基配对是Waston-Crick配对还是摆动配对。这些结果表明tRNALeu接受茎上第一对碱基配对的柔性程度能够影响LeuRS的编校。很可能该碱基配对影响了误氨基酰化后的tRNALeu的3'-末端从氨基酰化活性中心到编校活性中心的“穿梭”过程，在该转运过程中与tRNALeu的接受茎发生相互作用的区域可能就位于LeuRS的E292-A293周围。 为了保证蛋白质生物合成的精确性，氨基酰-tRNA合成酶 (aaRS)一方面在氨基酰化反应中要通过tRNA的个性元件来准确识别其对应tRNA，另一方 WP=6 面要通过编校反应来区分对应氨基酸和一些结构相似氨基酸。本文首次系统地研究了tRNALeu高级结构“拐角”区域D环和T?C环间参与三级相互作用的碱基对G18:U55, G19:C56和U54:A58对LeuRS催化的氨基酰化反应和编校反应的影响，发现任何破坏D环和T?C环间三级相互作用的突变都导致该tRNALeu变种的亮氨酰化活力和激发编校反应的能力发生改变。核苷酸19和56之间的三级碱基配对(19:56) 在氨基酰化反应和编校反应中都起着关键作用，这种作用与参与配对的氢键数目密切相关；核苷酸54和58之间的三级碱基配对(54:58) 在氨基酰化反应中的作用远远大于在编校反应中的作用。研究结果表明tRNA的D环和T?C环间三级相互作用堆积形成的“拐角”区域能有效地影响LeuRS在氨基酰化和编校反应过程中和tRNALeu的相互作用。
【学位授予单位】：中国科学院研究生院（上海生命科学研究院）
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：Q55

【共引文献】

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本文编号：2677232