線粒體翻譯質量控制對于胚胎發育的重要性

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

哺乳動物細胞含有兩個相對獨立的翻譯系統：細胞質和線粒體翻譯系統。人線粒體翻譯系統合成 13 種線粒體基因組編碼的氧化呼吸鏈復合物亞基，對于氧化呼吸鏈復合物的組裝及線粒體功能至關重要。細胞質翻譯系統需要高度的保真性，以確保核基因信息的精確傳遞。例如，小鼠細胞質丙氨酰 -tRNA 合成酶 (alanyl-tRNA synthetase, AlaRS) 的保真性缺失或受損，使錯誤蛋白質聚焦，進而導致神經退行性疾病或心臟病。但對于線粒體基因組傳遞的保真性及其體內意義，人們知之甚少。

研究中，研究人員**克隆、表達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 顯著誤活化非對應氨基酸 Ser，利用轉移后編校反應水解誤氨基酰化產物 Ser-tRNAAla；如果編校反應受損會導致線粒體基因組編碼的蛋白質上 Ala 突變為 Ser；發現 hmtAlaRS C749A 和 V760E 點突變不同程度地破壞酶的轉移后編校反應。研究進一步獲得小鼠線粒體 AlaRS (mmtAlaRS) C744A(對應 hmtAlaRS C749A)點突變小鼠及 V755E(對應 hmtAlaRS V760E)點突變小鼠，發現純合型小鼠胚胎致死，證實 mmtAlaRS 介導的編校反應受損對小鼠線粒體發揮正常功能以及胚胎發育具有重要作用。該研究從動物水平上**揭示線粒體翻譯質量控制的重要意義。