利用完整 tRNA 液相色谱 - 质谱法直接定量分析 tRNA 酰化:解锁生命密码的关键技术

【字体: 时间:2025年01月23日 来源:Nature Protocols 13.1

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  为深入探究氨酰 - tRNA 合成酶(aaRSs)活性与特异性,研究人员开展 tRNA 酰化检测技术研究。他们开发出一种液相色谱 - 质谱分析法,能直接监测 aaRS 活性,反应产率低至 0.23% 也可量化,为合成生物学等领域提供有力工具。

  氨酰 - tRNA 合成酶(aaRSs)在 mRNA 序列与其编码的蛋白质之间起着至关重要的功能性连接作用。aaRS 酶催化一个两步化学反应,将特定的 tRNA 与对应的 α- 氨基酸进行酰化。除了在翻译过程中的作用外,酰化的 tRNA 还参与非核糖体天然产物的生物合成,并且与多种人类疾病相关。在合成生物学领域,用非标准 α- 氨基酸,或者更近期出现的非 α- 氨基酸单体对 tRNA 进行酰化,是将这些单体整合到蛋白质中的关键第一步,这些蛋白质可用于基础科学研究和应用科学研究。这些研究都需要对 aaRS 的活性和特异性有所了解。
在此,研究人员描述了一种液相色谱 - 质谱分析法,通过检测完整的氨酰 - tRNA(acyl-tRNA)产物来直接监测 aaRS 的活性。在对 tRNA 酰化反应进行简单的后处理后,利用离子对反相色谱法分离氨酰化和非氨酰化的 tRNA 分子,并通过高分辨率飞行时间质谱法测定它们的精确质量。该分析方法快速且简便,能够对低至 0.23% 的反应产率进行量化,并且还可用于检测用柔性核酸酶(flexizyme)酰化的 tRNA,检测出那些用标准技术无法检测到的产物。该实验方案要求具备分子生物学、液相色谱 - 质谱法以及无核糖核酸酶(RNase)技术的基础知识。根据样本数量的不同,完成该实验方案至少需要 5 小时。

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