色氨酰tRNA合成酶具有严格的种属特异性,即真核来源的色氨酰tRNA合成酶不能识别真细菌的色氨酸tRNA,反之亦然。并非所有氨酰tRNA合成酶均有此种特异性。现在没有关于色氨酰tRNA合成酶种属特异性分子基础的报道。由于它所催化的反应处于蛋白质生物合成的第一步;所以我们详细研究此特异性的分子基础,可以利用此特异性,建立一个以真核和原核色氨酰tRNA合成酶为靶分子的筛药系统,寻找细菌色氨酰tRNA合
蛋白质生物合成的精确性,对于所有生物的生存,都是必须的。催化氨酰化反应的氨酰tRNA合成酶,保证了蛋白质生物合成的精确性。本项目就是研究色氨酰tRNA合成酶(以后简称合成酶)的种族特异性元件。三年中,我们找到了一个决定合成酶的种族特异性元件,在细菌合成酶中它位于149、153位;人的合成酶中,它位于318位附近。该结果得到美国Schimmel实验室的人TrpRS-牛tRNATrp共晶X-衍射结果的支持。我们用自己构建的人合成酶克隆,高表达人合成酶。同时用RNA双向电泳技术,获得了高纯度的牛tRNATrp。与同所丁建平组合作,完成了人色氨酰tRNA合成酶、人色氨酰tRNA合成酶-牛tRNATrp共晶的两个X-衍射结构的分析工作。结合我们的分子生物学实验结果,该晶体结构工作发现了另一个种族特异性元件106位精氨酸、102位赖氨酸、99位门冬氨酸与种族特异性识别(tRNA中A73位)有关。我们还研究了线粒体tRNATrp的种族特异性元件。我们的研究结果显示,色氨酰tRNA合成酶可以作为广谱抗菌药物的筛选药靶。