中文摘要：

氨酰-tRNA合成酶是一类起源非常早的酶家族，负责催化将特定的氨基酸转移到相应的tRNA分子的氨基酸接受臂上，在此基础上建立了三联体遗传密码子系统。本课题以不同种属色氨酰-tRNA合成酶为研究对象，运用结构生物学、分子生物学、生物化学和生物信息学等方法，系统地进行该类酶家族的结构和功能研究。通过解析来源于不同种属色氨酰-tRNA合成酶及其与底物、底物类似物、tRNA复合物的三维晶体结构，以及分析它们的酶学和分子动力学性质，在分子水平上揭示该类酶的催化机理、底物特异性识别机制。研究结果揭示了色氨酰tRNA合成酶起源于古细菌的酪氨酰tRNA合成酶，解决了长期以来关于色氨酰tRNA合成酶起源的争论。揭示了真核TrpRS色氨酸激活反应可能采取与原核TrpRS不同的associtative催化机制，并发现一个真核生物特有的保守精氨酸对于氨基酸激活反应具有关键性作用。同时，首次发现了真菌TrpRS和人TrpRS催化位点处的差异，对于针对TrpRS的抗真菌药物设计具有提示和指导作用。