氨基酰tRNA合成酶的經典與非經典酶活性*

張之玲 徐 薇 趙世民

（1）復旦大學生物醫學研究院，上海 200030；2）復旦大學附屬紅房子婦產科醫院，上海 200010；

3）復旦大學代謝與整合生物學研究院，上海 200433）

1 氨基酰tRNA合成酶的進化特征

氨 基 酰 tRNA合成酶 （aminoacyl-tRNA synthetases，aaRS）的經典功能是將氨基酸與對應的tRNA分子共價連接，保證蛋白質正常的生物合成。aaRS 作為經典酶催化的反應過程大致分為兩步：第一步為氨基酸活化，由ATP 提供能量生成活化的氨基酰AMP；第二步為活化的氨基酸轉移到相應的tRNA 3'端羥基上，生成氨基酰tRNA。低等單細胞生物的aaRS 結構相對簡單，含有氨基酰化結構域以及tRNA結合結構域。它們將氨基酸活化成氨基酰AMP，以便進一步將氨基酸連接到其對應的tRNA作為蛋白質合成的原料供體。有趣的是，高等生物的aaRS 進化出眾多新結構域，如WHEP、EMAPII、ELR 等，但這些結構域與氨基酰化活性無明顯相關性［1］。與此同時，人類中已經發現超過200 種新型的aaRS 家族剪接異構體，其中大部分已經喪失催化蛋白質合成功能［2］。這些發現提示，aaRS 家族蛋白在具有催化形成氨基酰tRNA活性外，還具有其他功能，也就是具有廣泛的非經典功能。aaRS 的功能異常和突變與包括神經、心血管、腫瘤、纖維化在內的多種人類疾病的發生密切相關（表1），極大地激發了人們對aaRS 非經典功能的研究。aaRS 功能失調與疾病發生的聯系研究取得了很多新的發現。

2 aaRS形成多合成酶聚合物復合體

高等真核生物胞漿中，至少有9 種aaRS（GluProRS 復 合 體、 IleRS、 LeuRS、 GlnRS、LysRS、ArgRS、AspRS、MetRS）可以通過氨基酰tRNA 合成酶結合的多功能蛋白（aminoacyl tRNA synthetase complex-interacting multifunctional protein，AIMP）作為骨架形成多合成酶聚合物（multisynthetase complex，MSC）。至 少 有3 種AIMP （AIMP1~3）可以作為骨架蛋白形成aaRS聚合物。……