人胞质精氨酰-tRNA合成酶翻译重起始机制研究及新功能探索

氨基酰-tRNA合成酶（aaRS）是蛋白质生物合成的关键酶，保证了遗传密码从基因到蛋白质的精确翻译。精氨酰-tRNA合成酶（ArgRS）是aaRS家族成员之一，负责催化精氨酸和对应的tRNA之间的酯化反应。在哺乳动物胞质中存在长短两种不同形式的ArgRS， 两种ArgRS是由同一条mRNA通过两个不同的起始位点翻译产生的，全长的ArgRS参与aaRS复合物的组装，而由翻译重起始产生的N-末端截短形式的ArgRS的功能未知。蛋白质翻译重起始通常是经典的翻译起始受到抑制后，细胞采取的能够迅速应对外界环境变化的后备机制。本项目拟对人胞质ArgRS翻译重起始的机制进行深入的研究，在认识截短形式ArgRS如何产生的基础上，进一步探索由翻译重起始产生的ArgRS可能发挥的功能。该研究将有助于丰富我们对aaRS功能多样性的认识。

本项目系统研究了人胞质精氨酰-tRNA合成酶（hcArgRS）在原核E.coli细胞中翻译重起始的机制。 我们的研究发现，当hcArgRS基因在原核细胞中表达时，同样会产生长短两种不同形式的蛋白质，而且与在真核细胞中存在的两种形式完全相同。我们对其机理进行了深入的研究，发现位于全长hcArgRS N-末端延伸区域的mRNA能够独立招募原核核糖体，启动翻译重起始。我们也鉴定到位于翻译重起始位点之前两个关键的序列元件，对于翻译重起始的发生至关重要。我们的发现为进一步探索hcArgRS在真核细胞中产生两种形式的原因提供了线索。该研究成果已发表在国际著名期刊J. Biol. Chem.上。 同时，我们对hcArgRS在真核细胞中的翻译重起始以及短形式hcArgRS的功能也进行了大量的探索，目前尚未取得系统性的研究发现。