tRNA对蛋白质合成质量控制的作用及其新功能的研究

细胞中，tRNA由氨基酰-tRNA合成酶(AaRS)催化负载对应的氨基酸生成氨基酰-tRNA，将氨基酸携带到核糖体上参与蛋白质合成。AaRS对tRNA的精确识别取决于tRNA的正确构象以及其中关键识别元件。tRNA误载氨基酸将导致蛋白质合成受阻或新生多肽链发生氨基酸序列突变，造成细胞凋亡及病变。AaRS对tRNA的正确识别是蛋白质合成的关键、限速及质量控制步骤，是一切生命活动的基础。运用体外实验手段，作为蛋白质的AaRS已进行了较深入的研究，但对tRNA的研究相对较少。本项目将用体内、外实验，从核酸角度研究tRNA在蛋白质合成及其质量控制的重要作用及机理。最新研究表明，tRNA是人细胞内一系列小分子非编码RNA(tsRNA)的前体，参与基因表达调控，本项目也将探索tsRNA（tRNA-derived small RNA）的发生途径及其基因调控的机理及意义，争取在这一新研究领域中有所发现。

圆满超额完成预定研究计划。尤其是在tRNA对蛋白质合成质量控制的作用方面获得了一系列有意义的原始创新研究结果。成功构建了酵母tRNALeu基因敲除菌株，用该菌株通过建立tRNALeu 随机突变库，筛选并发现了在酵母体内若干影响tRNALeu(UAG)转录、与亮氨酰-tRNA合成酶(LeuRS)的氨基酰化和编校功能有关的关键碱基，通过基因定点突变得到带有修饰碱基的酵母tRNALeu (UAG)变种，在体外研究tRNALeu功能，得到的体内、外相符的数据。揭示了tRNALeu的功能与LeuRS各结构域的关系。研究了特殊来源的tRNALeu与LeuRS的相互作用机制。以上研究加深了人们对tRNA的结构与aaRS精确相互作用对蛋白质生物合成进行质量控制的理解。研究了人线粒体tRNALeu某些致病性突变体结构和功能，为揭示这些点突变引起疾病的原因提供了线索。还研究了tRNA修饰酶（TrmL和TrmJ）对tRNA的识别机制，鉴定了影响修饰的tRNA分子上的元件，tRNA转录后的修饰是其行使功能对蛋白质生物合成进行质量控制的重要步骤，该研究使我们认识到tRNA专一位点的修饰酶对修饰位点和其他元件要求的复杂性。在体外观察到 tRNALeu在Dicer的作用下可以生成约20nt的小RNA，其作用机理和体内的功能正在探索之中。此外，在研究中发现一些新的科学问题，对此进行了研究，包括：tRNAThr与苏氨酰-tRNA合成酶（ThrRS）相互作用对蛋白质合成的质量控制；tRNA与类脯氨酰-tRNA合成酶(ProRS)功能研究；人细胞质中多aaRS复合物（MSC）受钙蛋白酶水解调控其组分氨基酰化tRNA的功能。.以上研究结果以通讯作者发表标注资助SCI的研究论文22篇，总影响因子133.32，篇均6.02，远超发表10篇影响因子大于5的研究论文的目标，22篇研究论文中7篇发表在目前影响因子9.202的Nucleic Acids Res.上；还在国内核心刊物上发表了2篇综述文章。参加项目的9名博士生都按时毕业并获得博士学位，培养博士后1名，1名助研晋升为一级副研究员。项目参加者18人次获各类奖项。来访国际合作研究和做学术报告9人次，出访参加学术会议4人次。14人次在国内外学术会议报告。项目负责人组织举办了国内学术会议3个。经费收支平衡。