線粒體翻譯質(zhì)量控制對(duì)于胚胎發(fā)育的重要性

近日，中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所王恩多研究組，與芬蘭科學(xué)家合作的最新研究成果，以 Editing activity for eliminating mischarged tRNAs is essential in mammalian mitochondria 為題，發(fā)表在《核酸研究》(Nucleic Acids Research)上。

哺乳動(dòng)物細(xì)胞含有兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的翻譯系統(tǒng)：細(xì)胞質(zhì)和線粒體翻譯系統(tǒng)。人線粒體翻譯系統(tǒng)合成 13 種線粒體基因組編碼的氧化呼吸鏈復(fù)合物亞基，對(duì)于氧化呼吸鏈復(fù)合物的組裝及線粒體功能至關(guān)重要。細(xì)胞質(zhì)翻譯系統(tǒng)需要高度的保真性，以確保核基因信息的精確傳遞。例如，小鼠細(xì)胞質(zhì)丙氨酰 -tRNA 合成酶 (alanyl-tRNA synthetase, AlaRS) 的保真性缺失或受損，使錯(cuò)誤蛋白質(zhì)聚焦，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病或心臟病。但對(duì)于線粒體基因組傳遞的保真性及其體內(nèi)意義，人們知之甚少。

研究中，研究人員**克隆、表達(dá)了成熟形式的人線粒體丙氨酰 -tRNA 合成酶 (hmtAlaRS) 基因 AARS2，純化獲得了高純度的 hmtAlaRS。體外研究表明，hmtAlaRS 顯著誤活化非對(duì)應(yīng)氨基酸 Ser，利用轉(zhuǎn)移后編校反應(yīng)水解誤氨基?；a(chǎn)物 Ser-tRNAAla；如果編校反應(yīng)受損會(huì)導(dǎo)致線粒體基因組編碼的蛋白質(zhì)上 Ala 突變?yōu)?Ser；發(fā)現(xiàn) hmtAlaRS C749A 和 V760E 點(diǎn)突變不同程度地破壞酶的轉(zhuǎn)移后編校反應(yīng)。研究進(jìn)一步獲得小鼠線粒體 AlaRS (mmtAlaRS) C744A(對(duì)應(yīng) hmtAlaRS C749A)點(diǎn)突變小鼠及 V755E(對(duì)應(yīng) hmtAlaRS V760E)點(diǎn)突變小鼠，發(fā)現(xiàn)純合型小鼠胚胎致死，證實(shí) mmtAlaRS 介導(dǎo)的編校反應(yīng)受損對(duì)小鼠線粒體發(fā)揮正常功能以及胚胎發(fā)育具有重要作用。該研究從動(dòng)物水平上**揭示線粒體翻譯質(zhì)量控制的重要意義。