王恩多院士JBC发表最新研究成果

　　

生物通报道：八月三十一日，国际学术期刊《The Journal of Biological Chemistry》在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所王恩多研究组题为“Calpain cleaves most components in the multiple aminoacyl-tRNA synthetase complex and affects their functions”的最新研究成果。延伸阅读：王恩多院士再发文章 揭示苏氨酰-tRNA合成酶新特性。

氨基酰-tRNA合成酶（aaRS）可催化具有其同源tRNA 3’ 端羟基的氨基酸的特定酯化。aaRSs催化的氨酰化反应的特异性，可保证蛋白质合成第一步中遗传密码的准确翻译。aaRS除了典型的氨酰化作用之外，它越来越多的非经典（非催化）功能也已被确定。

有研究发现，在人类细胞质中的一个多氨酰基-tRNA合成酶复合物（MSC），包含11个多肽，并具有9个aaRSs的活性。多年来，已有研究提出了MSC的许多不同功能。首先，MSC可能作为稳定其自身组件的一种手段。每个组件的稳定性是可变的，取决于MSC中其他组件的存在。AIMPs对于整个复合物的稳定性至关重要。第二，MSC可能被认为是调节蛋白的一个“水库”或“仓库”，在释放时具有辅助功能。第三，MSC可能帮助真核细胞产生氨酰基-tRNA的一个通道。

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因此，MSC作为可释放的调节蛋白的一个来源，是细胞代谢的一个重要元素。到目前为止，体内蛋白酶消化释放的MSC组件，还没有相关报道。蛋白酶消化可能是大规模释放MSC自由组件的一种有效方法。利用水动力学方法和小角度的X射线散射，一项MSC的结构研究表明，它具有一个细长的和多臂形的结构，具有足够的空间，以获得其所有组件和一个大的蛋白表面积，与其他因素相互作用，从而表明MSC在体内可能比较容易受到蛋白酶的攻击。

在这项研究中，研究人员采用酵母双杂交筛选了与LeuRS（一个典型的MSC成员）相互作用的蛋白质，确定了钙蛋白酶2，一种钙激活的中性半胱氨酸蛋白酶。研究人员发现，钙蛋白酶2和钙蛋白酶1可部分水解大部分的MSC组件，以产生特异性片段，与以前报道的结果相同。ArgRS、GlnRS和p43中钙蛋白酶的切割位点，被精确地定位。在裂解后，它们的N末端区域被去除。从ArgRS 的N末端上去除的63个氨基酸残基，形成ArgRSΔN63；GlnRS形成GlnRSΔN198，p43形成p43ΔN106。GlnRSΔN198对于其底物（tRNAGln和glutamine）具有更弱的亲和力。P43ΔN106与以前报道的p43(ARF) (细胞凋亡释放因子)一样。钙蛋白酶形成p43ΔN106，依赖于Ca++，并可能在体内通过calpeptin和钙蛋白酶调节亚基的RNAi，而被特异性地抑制。

这些结果首次表明，钙蛋白酶家族在MSC的分裂中起着至关重要的作用，可能调节MSC某些组件的功能，并将它们的典型和非典型功能联系起来。

（生物通：王英）

注：1965-1969和1978-1981两次中国科学院上海生物化学研究所研究生毕业。1986年任生化所副研究员，1993年任研究员，博士生导师。1984-1987年在美国加州大学戴维斯分校医学院访问，1992年10-12月，1994年10-12月，1998年1-4月在法国斯特拉丝堡法国国家科学研究中心分子与细胞研究所合作研究，1996年9月-1997年2月在香港科学技术大学生物化学系进行研究工作，2000年6-8月，2003年9-10月和2006年7-9月在加拿大Laval大学生物化学系进行合作研究。从事生物化学与分子生物学研究，研究方向为核酸与酶的相互作用。目前主要以tRNA和相关氨基酰-tRNA合成酶为对象进行研究。现为教育部“细胞分化与凋亡重点实验室”和“基因工程重点实验室”学术委员会主任，所学术委员会副主任和学位评定委员会委员，中国生物化学与分子生物学常务理事，美国生物化学与分子生物学学会会员。中国科学院上海交叉学科研究中心副理事长，《生命科学》主编,《生物化学与生物物理学报》、《中国生物化学与分子生物学杂志》、《中国科学－生命科学》和美国《Journal of Biological Chemistry》编委会委员。《EMBO J》, 《Biochemistry(US)》, 《Nucleic Acids Research》和《J. Biol. Chem.》审稿人。2005年当选中国科学院院士，2006年当选为第三世界科学院院士。

生物通推荐原文摘要：
Calpain cleaves most components in the multiple aminoacyl-tRNA synthetase complex and affects their functions
Abstract: Nine aminoacyl-tRNA synthetases (aaRSs) and three scaffold proteins form a super multiple aminoacyl-tRNA synthetase complex (MSC) in the human cytoplasm. Domains that have been added progressively to MSC components during evolution are linked by unstructured flexible peptides, producing an elongated and multi-armed MSC structure that is easily attacked by proteases in vivo. A yeast two-hybrid screen for proteins interacting with LeuRS, a representative MSC member, identified calpain 2, a calcium-activated neutral cysteine protease. Calpain 2 and calpain 1 could partially hydrolyze most MSC components to generate specific fragments that resembled those previously reported. The cleavage sites of calpain in ArgRS, GlnRS and p43 were precisely mapped. After cleavage, their N-terminal regions were removed. Sixty-three amino acid residues were removed from the N-terminus of ArgRS to form ArgRSΔN63; GlnRS formed GlnRSΔN198 and p43 formed p43ΔN106. GlnRSΔN198 had a much weaker affinity for its substrates, tRNAGln and glutamine. P43ΔN106 was the same as the previously reported p43(ARF) (Apoptosis-Released Factor). The formation of p43ΔN106 by calpain depended on Ca++ and could be specifically inhibited by calpeptin and by RNAi of the regulatory subunit of calpain in vivo. These results showed, for the first time, that calpain plays an essential role in dissociating the MSC and might regulate the canonical and non-canonical functions of certain components of the MSC.