综述：tRNA修饰与加工的相互作用机制

这篇综述系统阐述了真核生物tRNA成熟过程中修饰（如m5 C、Ψ、m1 A等）与加工（如5'/3'端修剪、内含子剪接、CCA添加）的协同调控机制，揭示了从酵母到人类保守的时空层级关系，为线粒体tRNA（mt-tRNA）异常相关疾病及病毒tRNA样结构（TLS）的分子模拟策略提供了新见解。

　　

动态的tRNA成熟之旅

引言
作为解码遗传信息的关键分子，tRNA在生物合成过程中经历多重加工与修饰。人类基因组编码619个tRNA基因，产生429种转录本，平均每个tRNA携带13种化学修饰。这些修饰与加工步骤的精密协调，构成了真核生物tRNA成熟的核心机制。

亚细胞定位的调控艺术
tRNA的生命周期始于RNA聚合酶III在核仁中的转录。早期事件如肌苷（I34）修饰发生在保留5'前导序列的阶段。核仁定位的RNase P复合物介导5'端修剪，而二甲基鸟苷（m²
₂
G26）修饰通过TRMT1甲基转移酶促进该过程。成熟tRNA经历"初代核输出"后，部分分子通过"逆向核输入"重返细胞核，形成动态的质核穿梭，为分步修饰提供空间基础。

末端加工的分子密码
5'端加工由含H1 RNA的RNase P核糖核蛋白复合物执行，其冷冻电镜结构揭示了其对tRNA接受臂-T臂的识别机制。3'端成熟则依赖La蛋白保护的"UUUN"信号，引导RNase Z（ELAC2）切割。线粒体tRNA加工更为特殊，RNase P由纯蛋白质组分PRORP、TRMT10C和SDR5C1构成，形成模块化的"加工-修饰"复合体。

剪接与修饰的时空对话
内含子（位于37/38位）的存在改变了tRNA反密码子茎环（ASL）的构象，直接影响修饰酶的活性。例如：

• 酵母Pus1仅在含内含子的tRNA^Ile
  _UAU
  上催化Ψ34/Ψ36
• 人类NSUN2需要内含子延展的茎环结构以生成m⁵
  C34
• TRMT1L甲基转移酶专一性作用于剪接后的tRNA^Tyr
  生成m²
  ₂
  G27

CCA添加的质量控制
TRNT1酶添加的CCA尾不仅是氨基酸酰化的识别位点，更是质量检查的关键。不稳定的tRNA会被标记CCACCA序列，引导3'-5'外切酶降解。该过程还调控NSUN6对成熟tRNA^Cys/Thr
的m⁵
C72修饰，形成加工-修饰的级联调控。

线粒体的特殊法则
人类mt-DNA编码的22种tRNA通过"tRNA标点模型"从多顺反子转录本中释放。不同于核tRNA，其加工由多功能复合物完成：TRMT10C/SDR5C1先催化m¹
G9修饰，再协同PRORP和ELAC2执行5'→3'的顺序加工。这种耦合机制解释了线粒体疾病中tRNA代谢异常的分子基础。

病毒与lncRNA的分子拟态
病毒和长链非编码RNA（如MALAT1）通过tRNA样结构（TLS）劫持宿主酶机器。TYMV病毒RNA的TLS可被m⁵
U修饰，而哺乳动物menRNA则经历RNase P/ELAC2的双重加工。这些发现揭示了RNA修饰酶在宿主-病原体相互作用中的进化冲突。

未解之谜与未来方向
尽管冷冻电镜和AlphaFold预测推动了酶-tRNA复合物的结构解析，仍存在关键问题：

• tRNA内含子是否作为质量控制检查点
• 氨基酸酰化与修饰的交叉调控机制
• 人类TSEN复合物的精确亚细胞定位争议

纳米孔测序技术的进步有望在单分子水平解析修饰层级，为tRNA代谢异常相关疾病（如神经退行性疾病）提供新的诊断靶标。这场从酵母到人类的分子探索，持续揭示着生命最基本的解码系统中蕴藏的精密调控逻辑。