多產院士組研究新成果登國際刊物

　　2005年當選為中國科學院院士的王恩多研究員主要研究方向為蛋白質生物合成的質量控制，其研究組目前主要以tRNA和相關氨基酰-tRNA合成酶為對象進行研究，取得了不少重要的成果，就今年而言，王恩多院士研究組就已在PNAS，EMBO J，Nucleic Acids Res等多份期刊上發表相關研究領域的研究發現。近期這一研究組又報道了真核生物蛋白質合成過程中，防止蘇氨酸(Thr)密碼子上誤摻入絲氨酸(Ser) 的調控機理。

　　氨基酰-tRNA合成酶(aaRS)是蛋白質生物合成過程中的關鍵酶，它催化蛋白質生物合成過程中的第一步反應-tRNA的氨基酰化反應。氨基酰 -tRNA合成酶對tRNA的精確識別保證了遺傳信息由核酸傳遞到蛋白質的精確性。所以研究tRNA與氨基酰-tRNA合成酶的相互作用具有重要的生物學意義。

　　20種aaRS 按結構和tRNA的氨基酰化部位可以分為2大類，每類10種aaRS，它們的催化反應是生物合成的限速步驟，對蛋白質合成進行質量控制，直接影響著新生多肽鏈的功能，進而影響細胞的生物學特性。

　　其中蘇氨酰-tRNA合成酶(ThrRS)屬于第二類aaRS，負責催化Thr與對應tRNAThr之間的氨基酰化反應，生成蘇氨酰 -tRNA(Thr-tRNAThr), Thr-tRNAThr進而被延伸因子轉運到核糖體上參與蛋白質的生物合成。在此過程中，ThrRS必須精確地選擇對應的氨基酸與tRNA。但是Thr在細胞質內的類似物Ser很容易被ThrRS誤識別、誤活化和誤氨基酰化。因此，ThrRS必須通過水解反應去除誤活化的Ser,該反應稱為編校反應。氨基酰化反應與編校反應對于細胞的正常生理與代謝具有重要作用。截止目前，對于真核生物細胞質ThrRS所催化的氨基酰化反應以及編校反應機理的認識都處于空白階段。

　　在這篇文章中，研究人員系統分析了真核生物細胞質ThrRS以及它們的進化途徑，以及特異性存在真核生物ThrRS的N端延伸的生物學意義。并解析了ScThrRS識別Thr與其他Thr類似物(Ser, Val, Cys, Gly, Ala)的情況，系統闡明了ScThrRS催化的編校反應的機理，并量化了各條反應途徑在整個編校反應中所占的比例與作用。

　　除此之外，研究人員通過深入實驗，還鑒定了對于編校反應至關重要的關鍵核苷酸殘基，系統研究了在各步反應中執行關鍵作用了氨基酸殘基，同時首次構建了國際上第一個釀酒酵母ScThrRS基因的單倍體敲除株，通過體內遺傳學實驗研究了某些特定的關鍵氨基酸殘基在氨基酰化反應以及編校反應中的作用，也利用這一良好平臺研究不同種屬ThrRS對釀酒酵母tRNAThr的跨種屬交叉識別

　　通過體內遺傳學實驗以及體外蛋白質組學分析，他們還發現即使在非常嚴峻的生長環境下，釀酒酵母依然可以忍耐ThrRS的編校結構域關鍵氨基酸的突變，這暗示了酵母延伸因子和/或核糖體可以進一步對生成的誤氨基酰產物Ser-tRNAThr進行蛋白質合成中的質量控制。

　　在另外一篇今年發表的文章中，王恩多研究組還首次發現酵母用“超擺動”(superwobbling)閱讀亮氨酸密碼，他們還利用 tl(uag)-Δ1-3通過基因定點突變得到帶有修飾堿基的酵母tRNALeu(UAG)變種，體外研究了用體內方法篩選到的tRNALeu變種的功能，體內和體外數據相符。

　　這些研究不僅豐富了對酵母tRNALeu功能的認識，也為進一步研究酵母tRNA的結構和功能關系提供了有效的研究系統。

　　作者簡介：

　　王恩多研究員，中科院院士，博士生導師，分子生物學國家重點實驗室學術委員會主任

　　1965-1969和1978-1981兩次中國科學院上海生物化學研究所研究生畢業。1986年任生化所副研究員，1993年任研究員，博士生導師。1984-1987年在美國加州大學戴維斯分校醫學院訪問，1992年10-12月，1994年10-12月，1998年1-4月在法國斯特拉絲堡法國國家科學研究中心分子與細胞研究所合作研究，1996 年9月-1997年2月在香港科學技術大學生物化學系進行研究工作，2000年6-8月，2003年9-10月和2006年7-9月在加拿大Laval大學生物化學系進行合作研究。第十一屆全國人大代表，第十屆全國婦聯執行委員。1994年度上海“三八”紅旗手，2000年度上海“三八” 紅旗手，1999-2000年度上海市“三八”紅旗手標兵，1998-2000年度上海市勞動模范，2002年獲上海市巾幗創新獎同時命名為上海市“三八”紅旗手標兵，2005年上海三八婦女榮譽獎章，2007年全國五一勞動獎章。已主持和承擔國家和中國科學院重大和重點研究項目24項。發表論文100 余篇，授權發明ZL3項。上海市科學技術進步獎一等獎和二等獎各1項，國家自然科學獎二等獎1項，中科院優秀研究生導師獎5次，2006年何梁何利科學與技術進步獎。所培養的研究生50余人次獲得包括全國優秀博士論文獎和提名獎、中國科學院優秀博士論文獎和院長特別獎等各類獎項。分子生物學國家重點實驗室學術委員會主任，所學術委員會和學位評定委員會委員，中國生物化學與分子生物學常務理事，美國生物化學與分子生物學學會會員。《生命科學》常務副主編, 《生物化學與生物物理學報》和《中國科學-C輯》編委會委員。《EMBO J》, 《Biochemistry(US)》, 《Nucleic Acids Research》和《J. Biol. Chem.》審稿人。2005年當選中國科學院院士，2006年當選為第三世界科學院院士。