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tRNase Z 是一种核酸内切酶,能去除非编码CCA的tRNA 前体3 末端多余核苷酸序列,促进tRNA 3 末端加工成熟。tRNase Z 属于金属-β-内酰胺酶家族,具有五个独特的模体,其中最有特征的是模体Ⅱ也称组氨酸模体HxHxDH(x 为任意疏水性氨基酸残基)。这些序列保守的模体参与螯合具有催化作用的Zn 2+,对酶活性至关重要。
真核生物和一些细菌、古生菌的tRNA基因不编码3 末端CCA,其tRNA 3 末端的加工主要由tRNase Z 完成。在芽殖酵母Saccharomyces cerevisiae 中La 蛋白参与tRNA 前体3 末端的加工成熟,它能保护tRNA 前体3 末端不被核酸外切酶降解,研究认为在缺少La 蛋白时芽殖酵母tRNA 前体3 末端的加工由核酸外切酶完成。芽殖酵母只有一个tRNase Z基因(scTRZ1,YKR079c),其编码的蛋白定位于细胞核和线粒体中。
粟酒裂殖酵母Schizosaccharomyces pombe的基因组中含有两种tRNase Z基因:trz1+(SPAC1D4.10)和trz2+(SPBC3D6.03c),它们编码的蛋白分别定位于细胞核和线粒体。我们用基因敲除方法证明了无论是否存在酵母La 蛋白trz1+都是必需基因。实验中我们发现野生型trz1+能互补trz1+的缺失菌株,而带有点突变的trz1+(H574A)(组氨酸模体突变体)不能救活trz1+的缺失,说明tRNA 核酸内切酶活性对酵母细胞生长是必需的。在含有一个突变校正tRNAmSer7T(C37:10 U40 U47:6)的ade6-704菌株中高表达trz1+、scTRZ1、ELAC2,可以通过促进这种校正tRNA 3 末端的成熟从而抑制ade6-704的点突变,这是首次在体内证明了粟酒裂殖酵母trz1+、芽殖酵母scTRZ1和人的ELAC2能促进tRNA 前体3 末端的加工成熟。但是ELAC2和scTRZ1 都不能救活trz1+的缺失菌株,表明在体内Trz1p、ScTRZ1p和ELAC2 有功能上的差异。为了验证是否由N-端决定长型tRNase Z的物种特异性,我们构建了Trz1p-ELAC2、Trz1p-ScTRZ1p 多种融合蛋白,未检测出这些蛋白能促进tRNA 前体3 末端的加工成熟。去除ELAC2 线粒体定位序列,检测出其仍然能促进tRNA 前体3 末端的加工成熟,但不能替代粟酒裂殖酵母trz1+。在Trz1p C-端加5FLAG 标签后仍然能促进tRNA 前体3 末端的加工成熟,但是不能救活trz1+的缺失菌株。根据这些实验结果我们推测粟酒裂殖酵母Trz1p 除了具有促进tRNA 前体3 末端加工成熟的功能以外还有其他功能,这些功能对酵母细胞的生长也是必需的。