人细胞质氨基酰-tRNA合成酶的研究

氨基酰-tRNA合成酶（aaRS）是蛋白质生物合成的关键酶类，aaRS对相关 tRNA和氨基酸的精确识别，保证遗传密码从基因到蛋白质的精确翻译。研究aaRS具有重要的生物学意义。随着研究深入发现某些aaRS为了识别相似的氨基酸具有编校功能，但人细胞的aaRS的编校功能鲜有研究。人细胞质内多种aaRS形成大分子复合物（MSC），但对MSC的功能知之甚少。本研究将研究MSC的aaRS组分的延伸肽段的功能,比较它们与原核对应aaRS的识别底物的差异;拆分MSC中双功能脯氨酰-谷氨酰氨酰-tRNA合成酶，研究双功能酶在MSC存在的必要性。以人亮氨酰-、精氨酰-和脯氨酰-tRNA合成酶为重点研究其合成和编校功能的结构基础，比较它们与原核aaRS的差异。通过这些研究将为我们以aaRS的合成和编校活性中心为靶设计新型抗菌素提供理论依据。另外，在研究中注意发现研究对象的其它功能。

圆满超额完成预定研究计划。在人细胞质氨基酰-tRNA合成酶大分子复合物(MSC)组分的研究方面：建立了MSC各组分基因克隆和表达系统，研究了精氨酰-和苏氨酰-tRNA合成酶(ArgRS和ThrRS)的N-末端延伸的功能，发现人细胞质亮氨酰-tRNA 合成酶(hcLeuRS)编校非对应氨基酸的模块式途径，揭示了人细胞质ArgRS(hcArgRS) 结合血红素并抑制其催化活力的机理，研究了人细胞质类脯氨酰-tRNA合成酶编校结构域的HsProX对氨基酰-tRNA的质量控制；筛选到不抑制hcLeuRS而专一抑制病原菌LeuRS活力的化合物，初步对hcLeuRS进行了晶体学研究。hcLeuRS与其他来源的LeuRS结构域的功能比较研究方面:研究了亮氨酸专一结构域1的功能，比较了hcLeuRS和贾弟虫LeuRS(GlLeuRS)特异的真核插入ESI)元件的功能，揭示了不同LeuRS的CP1结构域行使编校功能的结构基础。在LeuRS的编校功能的机制和途径研究中:阐明hcLeuRS与原核细胞LeuRS都具有依赖tRNA的转移前编校功能, 发现LeuRS结构域之间的通讯机制参与调节了tRNA依赖的转移前编校活力, LeuRS氨基酰化和编校活力被tRNALeu的3’末端在分子内摆动所平衡。在LeuRS功能与tRNA的关系研究中:发现LeuRS的功能受tRNALeu的3’端影响，研究了溶液状态下LeuRS与tRNALeu相互作用及动力学，利用基因敲除菌株在体内研究了tRNALeu的对LeuRS功能的影响，探讨了人线粒体tRNALeu致病突变体的功能改变可能是致病的原因。还研究了无编校结构域运动型支原体LeuRS的催化和编校机理。这些研究结果对人细胞质中人细胞质氨基酰-tRNA合成酶，特别是LeuRS的功能有了更加深入和全面的了解,还为设计合成以LeuRS为靶的抗菌素提供了理论依据。以上研究结果以通讯作者发表标注资助SCI的研究论文18篇，总影响因子109.18，篇均6.02；在国内核心刊物上发表综述4篇。申请发明专利1项。培养博士研究生15名，其中7名已获博士学位。培养博士后1名，3名助研晋升副研究员。21人次获各类奖项。国际合作交流方面，来访合作研究和做学术报告 9人次，出访合作研究6人次。21人次在国内外学术会议报告17次。举办国内会议2个。经费收支平衡。