学术论文

实验室张文华教授团队在核酸修饰酶分子机器的机制解析研究中取得进展

2024-03-15

分子生物学中心法则中,转运核糖核酸(transfer RNA, tRNA)阅读信使核糖核酸(messenger RNA, mRNA)上的密码子并将其所携带的氨基酸供给于核糖体,完成蛋白质翻译。在细胞生命中,tRNA的生成、结构、功能和调控依赖大量转录后修饰。进化上保守的苏氨酰氨基甲酰基腺苷(N6-threonylcarbamoyladenosine,简称t6A)是发生在几乎所有细胞生命系统tRNA中的18个核心修饰之一,其通过提高翻译效率发挥细胞功能和参与生命调控。tRNA t6A生物合成由多酶体系经多步骤催化多底物化学反应完成,其生成过程中涉及的分子机制和调控机理较为复杂。而且,细胞生命似乎为了应对不同生物复杂度,进化出组成多元的酶催化系统,以更有效地调控tRNA t6A修饰频率及生物学功能。真核生物系统中tRNA t6A的生物合成由Sua5/YRDC和KEOPS复合体共同催化完成。然而,KEOPS复合体分子机器的工作机制尚不清楚。

近日,实验室张文华教授课题组和朱莉副教授对高等生物KEOPS复合体的结构、功能和t6A催化调控机制进行了详细解析,发现四亚基KEOPS复合体(KAE1、BUD32、CGI121和PCC1)借助PCC1二聚化进一步形成一个八聚体KEOPS复合体。KEOPS复合体的二聚化促进KEOPS―tRNA复合体组装,并且决定KEOPS复合体的t6A催化活性(图)。该研究通过分子生物学、生物化学和生物物理学等交叉学科技术手段对KEOPS复合体及其四个亚基的功能和调控进行了详尽分析,为本领域的研究提供非常有价值的数据和理论见解。研究成果以“Molecular basis of A. thalianaKEOPS complex in biosynthesizing tRNA t6A”为题发表在国际学术期刊Nucleic Acids Research,博士研究生郑新星为该论文第一作者。

图. KEOPS―tRNA复合体的结构与功能关系

张文华,法国巴黎第十一大学博士,兰州大学“萃英学者”特聘教授,博士研究生导师。近十年间,张文华教授聚焦研究tRNA t6A转录后修饰的分子机制和细胞作用,取得了一系列颇具特色的基础性研究成果。该项研究得到了国家自然科学基金、甘肃省自然科学基金和兰州大学中央高校基本科研业务费的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1093/nar/gkae179