12月7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)新中心王恩多研究組和上?？萍即髮W劉如娟課題組的最新研究成果“Position 34 of tRNA is a discriminative element for m⁵C38 modification by human DNMT2”，揭示了人源DNMT2識別底物tRNA的分子機制。

　　真核基因的表達調控是一個非常復雜的過程，涉及到轉錄調控和翻譯調控等多個方面。在翻譯調控中，轉移核糖核酸（transfer RNA, tRNA）是蛋白質翻譯過程中重要的“接頭分子”，起著遺傳信息從核酸到蛋白質的解碼作用。tRNA上存在著數(shù)量最為密集、種類最為繁多的轉錄后修飾，這些修飾對蛋白質翻譯的精確調控起關鍵作用。5-甲基胞嘧啶(m⁵C)修飾廣泛存在于高等真核生物tRNA上，主要由tRNA修飾酶NSun2、NSun3、NSun6和DNMT2負責催化。其中，DNMT2所催化的tRNA上的m⁵C修飾調控小鼠精子中tRNA來源的片段（tRNA fragment, tRF）的生成從而影響子代代謝水平。

　　2006年首次報道的DNA甲基轉移酶家族成員DNMT2是一個tRNA甲基轉移酶，它催化底物tRNA第38位m⁵C修飾,可是人源DNMT2識別底物tRNA并催化m⁵C修飾的分子機理并不清楚。研究團隊首先從tRNA數(shù)據(jù)庫中篩選到十三種第38位是胞嘧啶的tRNA，通過酶活力測定發(fā)現(xiàn)DNMT2能夠催化修飾tRNA^Asp(GUC)和tRNA^Gly(GCC)，進而發(fā)現(xiàn)底物tRNA第34位擺動堿基G是關鍵的識別位點。此外，研究人員進一步發(fā)現(xiàn)，DNMT2對tRNA^Val(AAC)的底物識別和修飾依賴于ADAT2/3酶復合物先將tRNA第34位A修飾成次黃嘌呤（I），表明tRNA第34位的A-to-I修飾介導了第38位的m⁵C修飾的發(fā)生。同時，研究團隊發(fā)現(xiàn)DNMT2識別底物也依賴于tRNA反密碼子環(huán)的關鍵序列C³²U³³(G/I)³⁴N³⁵(C/U)³⁶A³⁷C³⁸（N表示任意核苷酸，32-38表示tRNA上堿基位置）；此外，DNMT2對底物tRNA的識別還依賴于D莖，可變環(huán)的關鍵序列和tRNA完整的三級結構。

　　該研究首次明確了人源DNMT2的識別底物tRNA的分子機制，并發(fā)現(xiàn)該機制在高等哺乳動物中較為保守，為揭示哺乳動物中DNMT2發(fā)揮RNA修飾酶的催化功能提供了理論基礎。

　　分子細胞卓越中心王恩多研究員和上?？萍即髮W生命科學與技術學院劉如娟教授為本文的共同通訊作者，王恩多組博士研究生黃志宣為第一作者。該研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃和國家自然科學基金的經(jīng)費支持。

　　文章鏈接：https://doi.org/10.1093/nar/gkab1148 

人DNMT2識別tRNA底物示意圖