首次在RNA内发现可逆磷酸化修饰！保持想象力，就会有发现

在蛋白质上的添加或去除磷酸基团是调节蛋白质分子活性的常见方法。然而到目前为止，仅在RNA的分子末端观察到 RNA 的酶促磷酸化。2022年4月28日，Nature杂志在线发表了来自日本东京大学Tsutomu Suzuki课题组题为“Alternative photosynthesis pathways drive the algal CO2-concentrating mechanism“的研究论文。该研究在tRNA的内部首次发现了可逆的磷酸化修饰，并表明内部磷酸化后 tRNA 的性质发生了变化，提高了其在高温下参与蛋白质合成的能力，同时鉴定到添加和去除磷酸基团的相关酶。

值得注意是，之前我们公众号iPlants报道了在Cell杂志上发文发现了RNA上的糖基化修饰，【Cell】颠覆性发现！首次发现RNA被糖基化修饰！！这些研究提示我们对任何事情都需要保持想象力，总归是有发现的！

RNA 的骨架由磷酸盐和核糖基组成，其中核糖的五个碳原子标记为 1' 到 5'。四个碱基中的一个连接到每个核糖的 1' 碳上，形成一个称为核苷的单元。核苷通过磷酸二酯键连接，将一个核糖的 3' 碳原子的羟基 (OH) 连接到下一个核糖的 5'-OH。5'-3' 磷脂键与 5'-2' 磷酸键相比，它的形成在动力学上是有利的。尽管磷酸基团是 RNA 骨架的一部分，但它们在 2'-OH 上并不常见。当 mRNA 和 tRNA 经历剪接过程时形成的临时中间体会出现出现 2'-OH上的磷酸化，然而这些中间体中的 2' 磷酸是由分子重排产生的，而不是由酶的活性定位产生的。然后它们在随后的反应步骤中被去除，因此不被视为 RNA 修饰。

该课题组首先选取了在高温下生长的古细菌Sulfurisphaera tokodaii，然后研究了该古细菌中 tRNA 修饰情况。研究使用了使用质谱法分析了分离的S. tokodaii tRNAVal3，并在其第 47 个核苷上发现了一个具有不寻常质量的尿苷。过量的质量恰好对应于一个磷酸基团的质量。化学结构分析证实，tRNA的第 47 位的尿甘的核糖 2' 碳羟基 (OH) 被磷酸化——被称为 Up47 的修饰。并进一步证明这种修饰的存在使 tRNA 在高温下稳定，并提高了 tRNA 分子的熔点。

S. tokodaii 的tRNA 第 47 位 Up 的鉴定

此外，该研究还生成了含有和不含有 Up47 的S. tokodaii tRNAVal3的晶体结构。通过比较这两种结构证实了tRNA 被磷酸化后结构发生了变构，有利于其稳定性增加，这类似于蛋白磷酸化的效果。

最为重要的是，该研究还鉴定了Up47修饰的激酶和磷酸酶。研究表明磷酸基团是由激酶Ark1添加的，可以被磷酸酶KptA去除，这些酶的发现提供了强有力的证据，证明 2'-磷酸盐具有生物学效应（与作为剪接副产物发生的内部 RNA 磷酸化不同）。因此它是一种新发现的转录后修饰。

综上所述，该研究发现 调控RNA 磷酸化的激酶和磷酸酶表明RNA的磷酸化的修饰一种新型的RNA修饰，是表观遗传学领域重大进展！同时增加了人们对 RNA 修饰如何帮助细胞对极端温度、抗生素或低氧或低营养水平等压力作出反应的理解。

图. tRNA 的可逆内部磷酸化 (

来源nature)。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-022-04677-2

转自：“iPlants”微信公众号

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