示意图：CP发卡结构域在亮氨酰-tRNA合成酶的一级序列和三级结构中的位置(紫色)
亮氨酰-tRNA合成酶(LeuRS)催化亮氨酸和对应tRNALeu之间的酯化反应。亮氨酸和异亮氨酸、甲硫氨酸、正缬氨酸的结构非常相似，亮氨酰-tRNA合成酶对上述氨基酸的辨别能力很低，有可能生成错误的氨基酰-tRNALeu。在进化中，亮氨酰-tRNA合成酶在原始的催化结构域之上招募了新的编校结构域，对误氨基酰化产物进行水解，确保蛋白质翻译过程正确进行。连接催化结构域和编校结构域之间的氨基酸序列被称为CP发卡结构域。人们普遍认为，这一结构域可能维持酶的空间结构，并参与了酶催化过程中的构象变化，然而对其细节知之甚少。
来自王恩多研究组的科研人员黄骞等删除了人胞质亮氨酰-tRNA合成酶的CP发卡结构域，发现酶的氨基酸活化能力和氨基酰化能力完全丧失，tRNA结合能力极大削弱，而编校功能几乎不受影响。他们构建了一系列原核、真核和古细菌的嵌合体亮氨酰-tRNA合成酶，发现只有来自于真核生物酵母的亮氨酰-tRNA合成酶CP发卡结构域可以替代人胞质亮氨酰-tRNA合成酶CP发卡结构域的功能。通过结构和序列分析他们发现，这一结构域的柔性氨基酸残基参与了酶催化过程中的构象变化，对于酶的氨基酸活化能力和氨基酰化能力的发挥至关重要，而极性氨基酸残基则负责酶与tRNALeu的结合过程。
这一结果有助于人们更好的了解亮氨酰-tRNA合成酶的催化原理，发现人胞质亮氨酰-tRNA合成酶和致病菌亮氨酰-tRNA合成酶的结构差异，有针对性的设计新的抗生素药物。
该项工作得到了国家科技部，国家基金委和中国博士后科学基金会的支持。 |
