6月2日，國際學術期刊Nucleic Acids Research在線發(fā)表了中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所）周小龍研究組、王恩多研究組與中科院生物物理研究所陳暢研究組合作研究成果“Nitrosative stress inhibits aminoacylation and editing activities of mitochondrial threonyl-tRNA synthetase by S-nitrosation”。

　　人基因組編碼38種氨基酰-tRNA合成酶(aminoacyl-tRNA synthetase, aaRS)，負責細胞質(zhì)與線粒體兩套蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)。aaRS催化tRNA的氨基?；磻ＷC蛋白質(zhì)合成的速度，催化編校反應保證蛋白質(zhì)合成的精確性。蛋白質(zhì)合成的速度與精確性受營養(yǎng)、環(huán)境、病原體感染等因素的調(diào)控。例如，在細菌感染時，人細胞質(zhì)甲硫氨酰-tRNA合成酶(MetRS)被磷酸化修飾，誤氨基酰化若干非tRNAMet，在非甲硫氨酸密碼子上誤參甲硫氨酸，介導適應性翻譯(adaptive translation)；在氧化應激(oxidative stress)條件下，細菌蘇氨酰-tRNA合成酶(ThrRS)編?；钚晕稽c的半胱氨酸(Cys)會被次磺酸化修飾，導致編?；钚詥适?，造成錯誤翻譯(mistranslation)；沙門氏菌苯丙氨酰-tRNA合成酶(PheRS) 在氧化應激情況下發(fā)生氧化修飾，卻促進編校反應。但長期以來，硝化應激(nitrosative stress)對于蛋白質(zhì)合成的潛在調(diào)節(jié)作用一直未知。  

　　該項研究中，研究人員首先發(fā)現(xiàn)： 活性氧H2O2引起的氧化應激不能調(diào)節(jié)人或鼠線粒體及細胞質(zhì)ThrRS的活性；與之相反的是，活性氮(Reactive Nitrogen Species, RNS)一氧化氮供體GSNO卻顯著下調(diào)線粒體ThrRS的氨基?；c誤氨基酰化能力；通過自主優(yōu)化的不可逆Biotin-Switch方法(Irreversible Biotin-switch Procedures, IBP)，結合質(zhì)譜分析，鑒定了線粒體ThrRS上4個Cys殘基被亞硝基化修飾，其中一個殘基(Cys409)是氨基酸活化的活性中心；通過一系列突變體的構建，結合生化分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)生在每一個Cys殘基的亞硝基化修飾均不同程度地下調(diào)了酶的氨基?；c編校反應活力；進一步分別從人源細胞線粒體和小鼠皮層組織中鑒定到8種線粒體aaRS和14種細胞質(zhì)aaRS被亞硝基化修飾。進一步研究發(fā)現(xiàn)在亨廷頓疾病(Huntington disease)小鼠模型中檢測到皮層組織線粒體ThrRS亞硝基化修飾顯著降低，提示線粒體蛋白質(zhì)合成調(diào)控在疾病中的潛在作用。

　　該研究首次發(fā)現(xiàn)硝化應激對ThrRS氨基?；c編校反應的抑制作用；首次繪制了人源細胞和小鼠皮層組織中細胞質(zhì)與線粒體的aaRS亞硝基化修飾網(wǎng)絡，揭示了亞硝基化修飾對哺乳動物細胞蛋白質(zhì)合成的速度與精確性的調(diào)控；為揭示亨廷頓神經(jīng)退行性疾病的分子機制提供了新的線索。

　　分子細胞卓越中心與上?？萍即髮W聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生鄭文強、生物物理所張玉英博士、研究生姚勤及陳于哲為本文共同第一作者，周小龍研究員、陳暢研究員、王恩多研究員為本文共同通訊作者。該研究得到了生物物理所王曦博士在蛋白質(zhì)自由巰基分析方面的大力支持；華中科技大學李和教授惠贈亨廷頓R6/1模型小鼠。國家重點研發(fā)計劃、基金委以及中科院衰老先導專項給予了經(jīng)費資助。

　　文章鏈接