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性命學院朱聽課題組完成不依靠氨酰tRNA分解酶的卵白質翻譯

2022-03-13 14:22:09

構成性命最根基的生物大份子核酸和卵白質具備手性均一性特點,即已知的天然核酸均由D型核糖構成,天然卵白質幾近均由L型氨基酸構成。朱聽課題組但愿從鏡像中間法例動身,操縱化學、生物學等多學科手腕構建由L型核酸和D型卵白質構成的鏡像生物學體系。到今朝為止,已開端完成了鏡像中間法例中的鏡像核酸復制、轉錄、反轉錄等步驟,及鏡像PCR、鏡像核酸測序、鏡像核糖核卵白復合體組裝等方式,并正在出力構建鏡像卵白質翻譯體系以完成完全的鏡像中間法例。

對tRNA停止氨基酸裝載是卵白質翻譯進程的一個主要步驟。天然界中的tRNA氨基酸裝載須要依靠一整套由數十種氨酰tRNA分解酶構成的龐雜體系來完成。因為天然手性的氨酰tRNA分解酶沒法辨認并催化鏡像tRNA氨基酸裝載,而化學分解一切鏡像版本的氨酰tRNA分解酶存在很浩劫度,是以若何找到一種合用于鏡像tRNA氨基酸裝載的方式是完成鏡像卵白質翻譯必須處理的困難之一。固然可對tRNA停止氨基酸裝載的核酶Flexizyme早在2006年就已被發明,但因為翻譯效力很低,不依靠氨酰tRNA分解酶的卵白質翻譯一向未被完成。同時,因為傳統RNA化學分解手藝的限定,全長鏡像tRNA的分解效力與純度都不高,沒法被用于鏡像氨基酸裝載。

朱聽課題組于2021年3月11日在Chem雜志頒發了題為“不依靠氨酰tRNA分解酶的卵白質翻譯”(Translating protein enzymes without aminoacyl-tRNA synthetases)的研討論文,報道完成不依靠氨酰tRNA分解酶的卵白質翻譯,并測驗考試對鏡像tRNA停止氨基酸裝載。在該研討中,陳季等在天然手性模子中對操縱Flexizyme停止tRNA氨基酸裝載的卵白質翻譯體系做了從頭設想與優化,初次完成了不依靠氨酰tRNA分解酶的卵白質翻譯并取得多種具備活性的酶(圖1)。值得一提的是,在不氨酰tRNA分解酶的到場下,該體系翻譯發生了具備活性的氨酰tRNA分解酶TrpRS,顯現在性命發源進程中,近似具備tRNA氨基酸裝載功效的核酶能夠在卵白質翻譯體系的初期退化中闡揚了主要感化。 

圖1:不依靠氨酰tRNA分解酶的卵白質翻譯

在響應的鏡像體系中,課題組操縱優化后的鏡像核酸轉錄方式勝利制備出高純度的全長鏡像tRNA,并操縱分解的鏡像Flexizyme將鏡像氨基酸裝載到響應的鏡像tRNA上(圖2),為未來完成鏡像卵白質翻譯奠基了方式學根本。

圖2:操縱鏡像Flexizyme將鏡像氨基酸裝載到鏡像tRNA上

清華大學性命學院博士后、布局生物學高精尖立異中間出色學者陳季博士為該論文第一作者,性命學院朱聽傳授為通信作者。清華-北大性命迷信結合中間博士生陳夢茵為該研討做出了主要進獻。該研討取得了國度天然迷信基金委、清華-北大性命迷信結合中間、清華大學布局生物學高精尖立異中間和北京生物布局前沿研討中間的幫助。

相干論文鏈接:http://zhulab.vivo08.com/publications.html