大肠杆菌氨基酰-tRNA合成酶的乙酰化

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31570792
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0505.蛋白质、多肽与酶生物化学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Aminoacyl-tRNA synthetases (aaRS) catalyze the ligation of amino acids with its cognate tRNA to produce aminoacyl-tRNA as materials of protein biosynthesis. The editing activity of some aaRSs effectively prevents from formation of mis-aminoacyl-tRNA which will carry the wrong amino acid to incorporate to protein. The accuracy of recognition of aaRS to its cognate amino acid and tRNA ensures the fidelity of translation from mRNA to protein. aaRS plays a very important role in the quality control system of protein biosynthesis. Acetylation is an important modification of post-translational on and involved in many critical functions of cells. By Mass Spectrometry (MS) acetylation of leucyl- and arginyl-tRNA synthetase (LeuRS and ArgRS) from Escherichia coli was found. However the effect of acetylation of the LeuRS and ArgRS on their functions still has not been revealed. In this project, from our preliminary MS results we will investigate the effects and mechanisms of acetylated LeuRS and ArgRS from Escherichia coli, including identify the crucial Lys residues of acetylation in the two aaRSs, study on the relationship between acetylation and activity of the two aaRSs, assay the enzymatic kinetic properties of acetylated LeuRS and ArgRS, analyze the affinity of the two modified aaRSs with their cognate tRNAs and investigate the editing function of the acetylated LeuRS. Further we will explore the physiology conditions to produce acetylation of the two aaRSs. This work will help us to understand the dynamical changes of the functions of aaRSs by modification of post translation and expand our knowledge about the role of aaRSs in quality control of protein biosynthesis.
氨基酰-tRNA合成酶(aaRS)催化氨基酰-tRNA的合成,为蛋白质合成提供原料,它还通过编校反应防止错误的氨基酸掺入蛋白质,保证遗传信息准确传递,在蛋白质合成质量控制中起重要作用。乙酰化修饰是重要的蛋白质翻译后修饰,通过修饰可以调节蛋白质的功能。质谱分析发现大肠杆菌aaRS中的亮氨酰-tRNA合成酶(LeuRS)和精氨酰-tRNA合成酶(ArgRS)存在乙酰化修饰,但乙酰化修饰对酶功能的影响从未见报道。本项目将以质谱结果为线索,研究这两种 aaRS的重要位点乙酰化与活力的关系,分别深入研究LeuRS和ArgRS经乙酰化修饰的酶学动力学常数的影响、与tRNA结合能力的变化,和乙酰化修饰后LeuRS的编校功能的改变,探讨这两种酶产生乙酰化修饰的生理条件。该项目将使我们更好地理解aaRS功能的动态变化,拓展我们对aaRS参与蛋白质合成质量控制的认识。

结项摘要

以往的蛋白组学分析表明,很多生物体中的氨基酰-tRNA合成酶(aaRSs)能够通过赖氨酸(Lys)的乙酰化来修饰,在本研究中,过表达和纯化大肠杆菌亮氨酰-tRNA合成酶和精氨酰-tRNA合成酶,通过质谱(MS)发现赖氨酸残基被乙酰化。谷氨酰胺(Gln)扫描突变显示,大肠杆菌亮氨酰-tRNA合成酶上的Lys619, Lys624 Lys809 残基和大肠杆菌精氨酰-tRNA合成酶上的Lys49, Lys126, Lys197, Lys198 and Lys408 可能在酶活性上起重要作用。此外,我们利用一种新的蛋白质表达系统,在特定位点获得了含有乙酰化的赖氨酸(AcK)的酶,并研究了他们的催化活性。这些赖氨酸残基的乙酰化可通过影响氨基酸活化和/或对tRNA的亲和力来影响其氨基酰化活性。体外实验表明,乙酰磷酸(AcP)非酶乙酰化大肠杆菌亮氨酰-tRNA合成酶和精氨酰-tRNA合成酶,并提示西丁类sirtuin去乙酰化酶CobB可以使乙酰化的这两种酶去乙酰化反应。这些发现暗示赖氨酸ε氨基的乙酰化控制氨基酰-tRNA合成酶活性,氨基酰-tRNA合成酶的去乙酰化和乙酰化分别起到活力开关的作用。这是一种最经济、最快速的调节氨基酰-tRNA合成酶活力的方式,通过这种方式来调节蛋白质合成原料氨基酰-tRNA的生成速度,进而调节蛋白质合成的速度。通过本项目支持,在国际刊物上发表4篇研究论文和2篇中文综述。3位研究生获得博士学位。5位外国科学家访问了我们实验室。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Newly acquired N-terminal extension targets threonyl-tRNA synthetase-like protein into the multiple tRNA synthetase complex
新获得的 N 末端延伸将苏氨酰-tRNA 合成酶样蛋白靶向多种 tRNA 合成酶复合物
  • DOI:
    10.1093/nar/gkz588
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    Nucleic Acids Research
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    Zhou Xiao Long;Chen Yun;Zeng Qi Yu;Ruan Zhi Rong;Fang Pengfei;Wang En Duo
  • 通讯作者:
    Wang En Duo
Acetylation of lysine -amino groups regulates aminoacyltRNA synthetase activity in Escherichia coli
赖氨酸氨基的乙酰化调节大肠杆菌中氨酰基 RNA 合成酶的活性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    The Journal of Biological Chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Ye Q;Ji QQ;Yan W;Yang F;Wang ED
  • 通讯作者:
    Wang ED
原核生物中蛋白质的赖氨酸乙酰化修饰
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    生命科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    叶青;王恩多
  • 通讯作者:
    王恩多
The G3-U70-independent tRNA recognition by human mitochondrial alanyl-tRNA synthetase
人线粒体丙氨酰-tRNA合成酶对G3-U70独立的tRNA识别
  • DOI:
    10.1093/nar/gkz078
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Nucleic Acids Research
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    Zeng Qi-Yu;Peng Gui-Xin;Li Guang;Zhou Jing-Bo;Zheng Wen-Qiang;Xue Mei-Qin;Wang En-Duo;Zhou Xiao-Long
  • 通讯作者:
    Zhou Xiao-Long
tRNA 2'-O-甲基化修饰及其修饰酶的生物学功能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    生命科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李静;刘如娟;王恩多
  • 通讯作者:
    王恩多

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其他文献

氨基酰-tRNA合成酶与神经退行性
  • DOI:
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tRNA来源的小片段RNA——新的基因表达调控因子
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  • 发表时间:
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    生命科学
  • 影响因子:
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  • 作者:
    姚鹏;王恩多
  • 通讯作者:
    王恩多
大肠杆菌精氨酰-tRNA合成酶高表达条件的优化及酶的纯化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物化学与生物物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄意巍;王恩多;王应睐
  • 通讯作者:
    王应睐

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  • 批准号:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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