王恩多研究組與芬蘭科學(xué)家合作發(fā)現(xiàn)線粒體翻譯質(zhì)量控制對(duì)于胚胎發(fā)育的重要性
來(lái)源：
時(shí)間：2017-12-12
12月8日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《核酸研究》(Nucleic Acids Research)在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所王恩多研究組與芬蘭科學(xué)家合作的最新研究成果：“Editing activity for eliminating mischarged tRNAs is essential in mammalian mitochondria”。
哺乳動(dòng)物細(xì)胞含有兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的翻譯系統(tǒng)：細(xì)胞質(zhì)和線粒體翻譯系統(tǒng)。人線粒體翻譯系統(tǒng)合成13種線粒體基因組編碼的氧化呼吸鏈復(fù)合物亞基，對(duì)于氧化呼吸鏈復(fù)合物的組裝及線粒體功能具有至關(guān)重要的作用。細(xì)胞質(zhì)翻譯系統(tǒng)需要高度的保真性，以確保核基因信息的精確傳遞。例如，小鼠細(xì)胞質(zhì)丙氨酰-tRNA合成酶(alanyl-tRNA synthetase, AlaRS)的保真性缺失或受損，使錯(cuò)誤蛋白質(zhì)聚焦，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病或心臟病。但對(duì)于線粒體基因組傳遞的保真性及其體內(nèi)意義，人們還知之甚少。
在本研究中，研究人員首次克隆、表達(dá)了成熟形式的人線粒體丙氨酰-tRNA合成酶(hmtAlaRS)基因AARS2，純化獲得了高純度的hmtAlaRS。體外研究表明，hmtAlaRS顯著誤活化非對(duì)應(yīng)氨基酸Ser，利用轉(zhuǎn)移后編校反應(yīng)水解誤氨基酰化產(chǎn)物Ser-tRNAAla；如果編校反應(yīng)受損會(huì)導(dǎo)致線粒體基因組編碼的蛋白質(zhì)上Ala突變?yōu)镾er；發(fā)現(xiàn)hmtAlaRS C749A和V760E點(diǎn)突變不同程度地破壞酶的轉(zhuǎn)移后編校反應(yīng)。研究進(jìn)一步獲得小鼠線粒體AlaRS (mmtAlaRS) C744A(對(duì)應(yīng)hmtAlaRS C749A)點(diǎn)突變小鼠及V755E(對(duì)應(yīng)hmtAlaRS V760E)點(diǎn)突變小鼠，發(fā)現(xiàn)純合型小鼠胚胎致死，證實(shí)mmtAlaRS介導(dǎo)的編校反應(yīng)受損對(duì)小鼠線粒體發(fā)揮正常功能以及胚胎發(fā)育具有至關(guān)重要的作用。本研究從動(dòng)物水平上首次揭示線粒體翻譯質(zhì)量控制的重要意義。
周小龍研究員為本文共同第一作者，王恩多研究員為共同通訊作者。該項(xiàng)研究獲得國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中科院、上海市科委等的經(jīng)費(fèi)資助。
Editing-deficient knock-in mouse models of mtAlaRS are early embryonic lethal
