寫在前面

? ? 怎么說呢，這個(gè)系列就是把自己的homework拿出來曬一曬，也就是圖一樂丟人現(xiàn)眼一下，因?yàn)楸救四芰椭R(shí)范圍有限，難免會(huì)有錯(cuò)誤，請(qǐng)諒解一下，也就是僅供參考。引文都有標(biāo)注，如果有侵權(quán)的可以聯(lián)系我。歡迎各位大佬多交流，提問題、指錯(cuò)誤。要是能關(guān)注一波那就更好了！??

關(guān)于吡咯賴氨酸及其合成過程的思考

——How two amino acids become one閱讀心得

1 吡咯賴氨酸

? 2002年，美國(guó)Ohio州立大學(xué)的Krzycki等研究古菌甲烷八疊球菌（Methanosarcinabarkeri）的3種甲基轉(zhuǎn)移酶底物及其基因時(shí)發(fā)現(xiàn)其編碼序列中都有一個(gè)在翻譯時(shí)不是作為終止信號(hào),而是被通讀的閱讀框內(nèi)的終止密碼子UAG．對(duì)蛋白質(zhì)產(chǎn)物的化學(xué)分析和結(jié)構(gòu)分析表明，其在酶活性部位有一個(gè)與密碼子UAG相對(duì)應(yīng)的氨基酸———吡咯賴氨酸殘基（pyl）（Fig1）．吡咯賴氨酸不是翻譯后通過修飾形成的,而是與包括硒代半胱氨酸在內(nèi)的21種天然氨基酸一樣由特定的tRNA- tRNACUA（Fig2）攜帶作為原料參與蛋白質(zhì)生物合成的，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的構(gòu)成蛋白質(zhì)的第22種天然氨基酸．[1][2]

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2 吡咯賴氨酸的合成

? 2011年，Krzycki和他的同事又報(bào)道了必需氨基酸賴氨酸是吡咯賴氨酸的唯一前體，他們通過提供被同位素標(biāo)記的賴氨酸給具有pylTSBCD基因簇的大腸桿菌，并利用質(zhì)譜分析從其中純化的甲基轉(zhuǎn)移酶，最終揭示了兩個(gè)L-賴氨酸分子轉(zhuǎn)化為一個(gè)L-吡咯賴氨酸分子的生物合成步驟。（Fig3）[3][4]

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3 吡咯賴氨酸如何加入蛋白質(zhì)

? 吡咯賴氨酸在合成酶pylS的催化下與tRNACUA結(jié)合，然后通過plyT的修飾生成pyl—tRNACUA，后與特定的UAG密碼子配對(duì)將吡咯賴氨酸加入正在合成的肽鏈．[5]

4? 思考

4.1? 終止密碼子的重新定義與新氨基酸的發(fā)現(xiàn)

? ?無論是第21種用于蛋白質(zhì)合成的氨基酸——硒代半胱氨酸（Sec），還是第22種——吡咯賴氨酸（pyl）編碼其的密碼子皆為在其他生物中為終止密碼子（UAG、UGA）,且二者都是最初發(fā)現(xiàn)與古菌細(xì)胞中的，這可能意味著我們或許可以通過深入研究古菌或其他生存于極端環(huán)境的生物的“終止密碼子”來找到第23種、24種參與蛋白質(zhì)合成的氨基酸.

4.2? 將氨基酸殘基加入蛋白質(zhì)的方法

??文中提到pyl蛋白酶專一性不強(qiáng)，可被相似底物影響，甚至進(jìn)行錯(cuò)誤催化，例如錯(cuò)把D—鳥氨酸當(dāng)做3-甲基-D-鳥氨酸，催化其與賴氨酸反應(yīng)產(chǎn)生去甲基吡咯賴氨酸。我們或許可以利用改造pyl蛋白酶使其將我們需要的有用的修飾氨基酸殘基加入到特定蛋白質(zhì)中。此外，我們可能還可以利用pyl的加入來跳過部分特定蛋白的終止密碼子以達(dá)到將部分特殊氨基酸序列加入特定蛋白的目的，以此改造蛋白質(zhì)或時(shí)特定蛋白更易于識(shí)別。

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參考文獻(xiàn)：

[1]?凌晨,王恩多.吡咯賴氨酸:第22種參與蛋白質(zhì)生物合成的氨基酸[J].生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展,2005(06):490-494.

[2]?Carey M. James, Tsuneo K. Ferguson, Joseph F. Leykam, Joseph A. Krzycki,The Amber Codon in the Gene Encoding the Monomethylamine Methyltransferase Isolated from Methanosarcina barkeri Is Translated as a Sense Codon*,Journal of Biological Chemistry,Volume 276, Issue 36,2001,Pages 34252-34258,ISSN 0021-9258,https://doi.org/10.1074/jbc.M102929200.

[3]?Gaston, M., Zhang, L., Green-Church, K. et al. The complete biosynthesis of the genetically encoded amino acid pyrrolysine from lysine. Nature 471, 647–650 (2011). https://doi.org/10.1038/nature09918

[4]?Ragsdale, S. How two amino acids become one.?Nature?471, 583–584 (2011).

[5]?Blight, S., Larue, R., Mahapatra, A.?et al.?Direct charging of tRNACUA?with pyrrolysine?in vitro?and?in vivo.?Nature?431, 333–335 (2004). https://doi.org/10.1038/nature02895

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