大腸桿菌亮氨酰-tRNA合成酶編校結(jié)構(gòu)域和其與蛋氨酸和異亮氨酸復(fù)合物晶體結(jié)構(gòu)的研究.pdf

1、氨基酰-tRNA合成酶(aaRS)通過氨?；磻?yīng)負(fù)責(zé)把氨基酸共價(jià)連接到其對(duì)應(yīng)的tRNA上，這在維持蛋白質(zhì)合成的保真度上起到重要作用。亮氨酰-tRNA合成酶不僅可以把共軛的亮氨酸而且可以把相近的異亮氨酸和蛋氨酸共價(jià)連接到tRNA<'Leu>。亮氨酰-tRNA合成酶的編校結(jié)構(gòu)域能水解錯(cuò)配的Ile-tRNA<'Leu>和Met-tRNA<'Leu>。 我們解析了大腸桿菌亮氨酰-tRNA合成酶編校結(jié)構(gòu)域(ecLeuRS-ED)本身和其分

2、別與蛋氨酸和異亮氨酸復(fù)合物的晶體結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)為ecLeuRS-ED編校功能的闡明提供了詳盡分子基礎(chǔ)的新視角。Met和Ile精確底物識(shí)別和結(jié)合的詳細(xì)結(jié)構(gòu)分析揭示了在編?；钚晕稽c(diǎn)上底物的結(jié)合和識(shí)別機(jī)制。編校活性位點(diǎn)由一系列參與精確識(shí)別和結(jié)合非共軛氨基酸的保守氨基酸位點(diǎn)組成。底物結(jié)合口袋有一個(gè)為異亮氨酸和蛋氨酸在立體化學(xué)上優(yōu)化的而對(duì)亮氨酸有阻礙作用的剛性結(jié)構(gòu)。 基于我們測(cè)定的結(jié)構(gòu)和之前已有的生化數(shù)據(jù)，我們提出ecLeuRS-ED采用

3、了一種鎖鑰機(jī)制來識(shí)別和區(qū)分氨基酸。在編校反應(yīng)中錯(cuò)配的氨基酸的水解依賴于對(duì)底物主鏈和支鏈的適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合和正確的識(shí)別。ecLeuRS-ED的編校活性位點(diǎn)有一個(gè)非常剛性的有很精確設(shè)計(jì)的立體化學(xué)性質(zhì)的結(jié)構(gòu)(鎖)，采用一系列保守氨基酸殘基來精確結(jié)合和識(shí)別錯(cuò)配的非共軛氨基酸而區(qū)分排斥正確的共軛氨基酸，具體就是采用Met336、Asp345，另外可能還有Thr247對(duì)底物主鏈進(jìn)行識(shí)別，采用Thr252、Met336和Val338對(duì)支鏈進(jìn)行識(shí)別。一個(gè)氨基

4、酸底物(鑰匙)可以適合到底物結(jié)合口袋中來，包括幾何構(gòu)象上的性質(zhì)(尺寸和長度)，也包括化學(xué)上的性質(zhì)，可以結(jié)合到口袋中，并形成合適的構(gòu)象位置來完成水解反應(yīng)。不適合進(jìn)編校位點(diǎn)的氨基酸將會(huì)被排斥掉，因?yàn)樗鼈円刺∫灾劣诓荒芫o密結(jié)合在活性位點(diǎn)(比如Ala) ，要么和蛋白質(zhì)上口袋中活性位點(diǎn)周圍的氨基酸殘基有立體化學(xué)位阻(比如Leu)。結(jié)構(gòu)比較也揭示了氨基酰-tRNA合成酶Ia亞類共享一個(gè)保守的編校結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)核心和編?；钚晕稽c(diǎn)處保守的氨基酸殘基