512 第 24 卷 胞内的中心信号调节因子, 可接受激素 能量 营养 氧化应激 生长因子等多种信号的刺激, 在调节细 胞生长 增殖 凋亡 自噬 蛋白质翻译 免疫抑 制等方面发挥了重要作用 细胞对氨基酸, 尤其是 支链氨基酸 ( 亮氨酸 异亮氨酸和缬氨酸 ) 的摄入 水平能影响 TORC1 的活性

第 24 卷第 6 期 2012 年 6 月 Chinese Bulletin of Life Sciences Vol. 24, No. 6 Jun., 2012 文章编号 :1004-0374(2012)06-0511-07 亮氨酰 -trna 合成酶通过细胞内的亮氨酸调节雷帕霉素受体复合物 (TORC1) 活性的新功能 谭敏, 王恩多 * ( 中国科学院上海研究院生物化学与细胞生物学研究所, 分子生物学国家重点实验室,RNA 研究中心, 上海 200031) 摘要 :TORC1 (target of rapamycin complex 1) 可整合营养 能量 生长因子及氨基酸等多种细胞外信号, 调控基因转录 蛋白质翻译 核糖体合成等生物过程, 在细胞生长和凋亡中发挥极为重要的作用 亮氨酰 -trna 合成酶 (LeuRS) 的经典功能是催化合成亮氨酰 -trna 直接参与遗传信息的解码合成蛋白质 最新研究结果表明人细胞质 LeuRS 除了经典功能外, 还参与调控 TORC1 途径 综述了 LeuRS 的非经典功能, 它是如何通过感受细胞内的亮氨酸浓度来调节 TORC1 活性的 这些结果表明了古老的氨基酰 -trna 合成酶家族在进化的过程中被赋予了新的功能 关键词 : 亮氨酰 -trna 合成酶 ; 非经典功能 ; 雷帕霉素受体复合物 1(TORC1) ; 亮氨酸中图分类号 :Q559 文献标志码 :A Noncanonical function of leucyl-trna synthetase regulating TORC1-signaling pathway through sensing intracellular leucine TAN Min, WANG En-Duo* (Center for RNA Research, State Key Laboratory of Molecular Biology, Institute of Biochemistry and Cell Biology, Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 200031, China) Abstract: TORC1 regulates translation and cell growth in response to a variety of signals, including hormones, growth factors, energy levels, and amino acids such as leucine. The dysregulation of TORC1 pathway is associated with several hamartoma syndromes and cancers. Leucyl-tRNA synthetase (LeuRS) catalyzes the formation of LeutRNA for decoding the genetic information. Recent works reveal that the pathway for leucine signaling to TORC1 is mediated by LeuRS, which functions as a sensor for intracellular leucine. These results show that an old family of aminoacyl-trna synthetases is conferred new function during the evolution. Key words: leucyl-trna synthetases; noncanonical function; TORC1; leucine 雷帕霉素 (rapamycin) 又称为西罗莫司 (sirolimus), 现已被开发成为应用于临床的强效免疫抑制剂 通过对小鼠的研究发现 : 雷帕霉素具有延长哺乳类动物的生命周期的作用 [1], 这一发现被 Science 评为 2009 年度十大科学发现之一 雷帕霉素的靶蛋白 TOR (target of rapamycin) 是一种丝氨酸 / 苏氨酸激酶, 在酵母和哺乳动物细胞 TOR 是核心的细胞生长控制调节器 TOR 与其他不同的蛋白质结合, 形成了两种复合体 TORC1 (TOR complex 1) 和 TORC2 (TOR complex 2) TORC1 对 rapamycin 敏感, 而 TORC2 不敏感 [2] 到目前为止主要集中于对 TORC1 的研究 哺乳动物细胞中 TORC1(mTORC1) 作为细 收稿日期 :2012-04-25 基金项目 : 国家自然科学基金重点项目 (309300022, 31130064); 科技部国家重大科学研究计划 (2012CB- 911000, 2012CB911001) * 通信作者 :E-mail: edwang@sibs.ac.cn

512 第 24 卷 胞内的中心信号调节因子, 可接受激素 能量 营养 氧化应激 生长因子等多种信号的刺激, 在调节细 胞生长 增殖 凋亡 自噬 蛋白质翻译 免疫抑 制等方面发挥了重要作用 细胞对氨基酸, 尤其是 支链氨基酸 ( 亮氨酸 异亮氨酸和缬氨酸 ) 的摄入 水平能影响 TORC1 的活性 [2] 但是细胞内感应氨 基酸调控 TORC1 的分子机制还未知 氨基酰 -trna 合成酶 (aminoacyl-trna synthetase, aars) 通过催化蛋白质生物合成的原料 氨基 酰 -trna(aa-trna) 参与遗传信息的翻译 aars 家 族是一组进化上极为古老的催化蛋白质, 广泛存在 于生物体的三界中 [3] 生物体中一般含有 20 种 aars 与 20 种编码氨基酸一一对应 根据保守序列 和特征性结构花式的不同,20 种 aars 可以被分成 两大类, 各包括 10 种 [4] 本文用氨基酸三字符或 单字符后缀 RS 表示特定于某种氨基酸的 aars 除 ArgRS GluRS GlnRS 这三种 aars, 其他 17 种 aars 催化相应 trna 的氨基酰化分两步进行 第一 步为氨基酸的活化 : 氨基酸在 ATP 的存在下生成氨 基酰 -AMP ; 第二步为 trna 的氨基酰化 : 活化的 氨基酸转移到对应 trna 的 3' 端腺苷酸的核糖的羟 基上 第一类 aars 催化氨基酸转移到核糖的 2' 羟 基上, 第二类 aars 则转到 3' 羟基上, 生成 aatrna [3] aars 在进化的过程中, 一方面通过募集 额外的结构域行使新的功能来调节生命活动 [5] ; 另 一方面随着进化到高等生物, 不同的 aars 聚集在 一起以复合物的形式 (multi-synthetase complex, MSC) 存在于细胞中 酵母细胞中 MSC 由 MetRS GluRS 两种 aars 和 trna 氨基酰化的蛋白质辅助因子 Arc1p 组成 哺乳动物细胞中 MSC 由 7 种 aars 和 1 种双功能谷氨酰 - 脯氨酰 -trna 合成酶 (EPRS) 和 3 个辅因子 (p18 p38 和 p43) 构成 [6] 对于哺乳 动物细胞内为何存在 MSC 有一个假说 :MSC 的成 员都有参与蛋白质合成以外的非经典功能, 但是在 正常生理条件下细胞不需要这些功能, 为了限制它 们的非经典功能将它们聚集在一起形成复合物, 然 而在特定的刺激下 aars 可以从复合物释放行使非 经典功能 [7] 复合物中的 LysRS MetRS 和 EPRS 均可以在特定条件下, 通过特定的修饰从复合物中 释放来行使新的功能 [7], 但是还没有关于 LeuRS ArgRS 以及 IleRS 的非经典功能的报道 由于酵母 细胞内 LeuRS 不是 MSC 成员, 对于它的新功能, 以前一无所知 本文通过介绍最近发表的两篇文献来阐述 LeuRS 调节 TORC1 的非经典功能 首先韩国汉城 大学的 Kim 实验室经过五年的研究, 揭示了人 LeuRS 也同复合物的其他成员一样具有非经典功 能, 阐明了亮氨酸通过 LeuRS 调控 TORC1 活力的 分子机制 期间, 研究酵母 TOR 通路的瑞士 Virgillo 实验室的科学家受到启发, 研究了酵母在亮氨酸存 在下 LeuRS 激活 TORC1 的结构基础 他们的研究 结果分别在线发表在 2012 年的 Cell 和 Mol Cell 上 1 TORC1 的功能和信号转导途径 1.1 TORC1 的对蛋白质翻译的调控 TOR 与细胞凋亡 自噬 生长密切相关 TORC1 在上述方面尤其重要 TORC1 对蛋白质翻 译的调控主要依赖于两条平行的信号通路, 其感应 器分别为核糖体 S6 蛋白激酶 (S6 kinase,s6k) 和 翻译起始因子 4E (eukaryotic translation initiation factor 4E, eif-4e) 的结合蛋白 1 (4E binding protein, 4EBP1) [8] 核糖体 S6 蛋白被 S6K 磷酸化以后, 进而增强了对 调控 5'TOP (5' terminal oligopyrimidine tract) mrna 翻 译蛋白质的起始 5'TOP mrna 占细胞总 mrna 的 20%, 它的主要翻译产物包括许多翻译元件成分, 如核糖体蛋白, 延伸因子 EF1a EF2 和 polya 结合 蛋白等 [9] 4EBP1 通过与 eif-4e 的 mrna 帽结合 亚基的结合抑制翻译起始 接受外界刺激而活化的 TORC1 可以磷酸化 4EBP1 第 37 和 46 位苏氨酸而 使其失活, 引起与 eif-4e 的解离 游离的 eif-4e 能与 eif-4g eif-4b eif-4a 结合形成 eif-4f 起始 复合物, 结合到 mrnas 5' 末端的帽结构上, 促进 帽结构依赖性翻译起始 [10] 雷帕霉素通过抑制 TORC1 的活性进而阻断 4EBP1 的磷酸化和蛋白质 翻译起始 [11] 除 S6K 4E-BP1 外,eIF-4G eif-4b STAT3 也是 TORC 的底物 [12] 此外,TORC 也可通过 cyclin D 和 p27 Kip1 来影响 prb 活性 [13], 进而调控 Pol I Pol II, 参与基因转录与表达 TORC 还可以调控抗凋亡基 因 Bcl-2 和转录因子 HIF-1α (hypoxia-inducible factor 1α) 的表达与功能 [14] 1.2 TORC1 的激活信号通路 TOR 信号主要通过生长因子和营养来调节细 胞生长 生长因子包括胰岛素和胰岛素样生长因子 ; 营养包括氨基酸特别是亮氨酸和葡萄糖 通过对哺 乳动物细胞中 TOR (mtor) 信号通路研究, 当胰岛 素和与其受体 (insulin receptor, IR) 结合后, 导致 IR 磷酸化从而被激活, 激活的 IR 依次磷酸化其底物

第 6 期谭敏, 等 : 亮氨酰 -trna 合成酶通过细胞内的亮氨酸调节雷帕霉素受体复合物 (TORC1) 活性的新功能 513 蛋白质 (insulin receptor substrate, IRS), 再激活 PI3K PI3K 的活化使 PtdlinsP2 转换成 PtdlinsP3 在 PI3K 和 PtdlinsP3 的共同作用下,AKT 被募集到细胞膜上 PtdlinsP3 可以激活 PDK-1, 而后者活化 AKT 激 活的 AKT 一方面可以直接活化 TORC1, 另一方面通 过抑制 mtorc1 的负调节因子 TSC1 (tuberous sclerosis complex 1)/TSC2 复合物的形成间接激活 TORC1 TSC1/TSC2 复合物通过抑制 mtorc1 的激活蛋白 Rheb (Ras-homolog enriched in brain) 来抑制 mtorc1 的活力 [15] ( 图 1) 亮氨酸可以驱动 mtorc1 转移到溶酶体的外 膜上, 在那里与 RagA/B 和 RagC/D GTPases 的异源 二聚体 Rag 的调控蛋白复合物 ( 包括 MAPKSP1 ROBLD3 和 c11orf59 genes) 等相互作用 氨基酸可 以使 Rag A/B 装载 GTP, Rag C/D 装载 GDP, 生成 活化的 Rag A/B-GTP 和 Rag C/D-GDP 二聚体, 进 而激活 mtorc1 [16] 该通路独立于 TSC1/TSC2 和 Rheb 介导的 mtorc1 的调控途径 [17] 但是细胞通 过什么机制来感应亮氨酸的浓度进而调控 mtorc1 还是未知 最近的两篇工作通过对酵母和人细胞的 研究发现 :LeuRS 是感应亮氨酸浓度调节 mtorc1 活力的关键分子 [18-19] [11] 图 1 人细胞中 mtor 的信号通路 2 LeuRS 调节 TORC1 的新功能 2.1 LeuRS 的结构与经典功能 之前对 LeuRS 的研究一直集中于其经典功能, 即与遗传信息翻译的相关功能 LeuRS 主要有三个 功能结构域构成, 分别为 : 氨基酰化结构域, 负责 活化氨基酸以及 trna 的氨基酰化 ; 插入合成活性 中心的编校结构域, 也称为 CP1 (connective peptide 1) 结构域, 负责转移后编校功能水解误氨基酰 -trna; 靠近 C- 端的 trna 结合结构域, 负责识别并结合 其底物 trna( 图 2) [20] 遗传信息的精确翻译是整 个生命活动的基础 ; 另一方面 LeuRS 可以错误活化 一些与其底物亮氨酸类似的氨基酸, 包括 : 异亮氨 酸 甲硫氨酸 缬氨酸 正缬氨酸等 [21] 如果不能 保证 LeuRS 催化反应的专一性, 在核糖体上合成蛋 白质时会在亮氨酸的密码子上掺入错误的氨基酸, 进而合成序列和构象异常的蛋白质, 甚至不能折叠 的蛋白质 这些蛋白质在细胞内的积累最终会使细 胞凋亡 [22] 为了避免生成错误的蛋白质,LeuRS 在 进化的过程中获得了额外的编校功能来水解被活化 的错误氨基酸 ( 图 2) [23] LeuRS 的编校功能可细分 为 : 转移前编校 ( 水解错误活化的氨基酸中间产物 ) 以及转移后编校 ( 水解错误的氨基酰 -trna) [22-23] 转移前编校由其合成活性中心负责, 但是其具体的 分子机制还未知 [24] 在编校结构域酶行使转移后编 校功能, 其分子机制为活化的错误氨基酸在氨基酰 化活性中心先转移到 trna 的 3' 末端生成误氨基 酰 -trna, 紧接 trna 的 3' 末端发生分子内的摆动 从氨基酰化活性中心转移到编校活性中心, 编校活 性中心负责检查氨基酰 -trna 是否正确 正确的氨 基酰 -trna 将被直接释放, 而错误的氨基酰 -trna 将被编校活性中心水解 [25] 原核和真核的 LeuRS 的编校活力和途径已被报道 [23,26] 同原核 LeuRS 相 比, 真核 LeuRS 在其 N- 端和 C- 端分别多一个延 伸结构域 ( 图 2) 人胞质 LeuRS(hcLeuRS) 的 N/C- 端的延伸结构域与其 trna 氨基酰化活力无关, 其 C- 端的 89 个氨基酸通过与人胞质 MSC 的另一个成员 ArgRS 相互作用来参与复合物的组装 [27] 2.2 人胞质 LeuRS 对 TORC1 活力的调控 人胞质 LeuRS (hcleurs) 与其他 8 种 aars 以 及 3 个辅因子形成一个巨大的复合物 Cell 杂志最 近刊登了对 hcleurs 非经典功能的最新研究 [19] 下调细胞内源的 hcleurs 会降低 mtorc1 的活力, 进而导致细胞体积的减小和自噬作用的增强等一

514 第 24 卷 图 2 亮氨酰 trna 合成酶的结构与功能 系列 mtorc1 活力降低的表型 这些结果表明 hcleurs 也是细胞内 mtorc1 的重要调节因子 进一步的研究发现 :hcleurs 对 mtorc1 的调控依赖于细胞内的亮氨酸的浓度 亮氨酸可以驱动 hcleurs 和 mtorc1 向溶酶体转位, 并且在那里 hcleurs 与 mtorc1 相互作用 反之, 当除去培养基的亮氨酸,hcLeuRS 与 mtorc1 解离并离开溶酶体回到胞质中 hcleurs 通过与 mtorc1 中的调节蛋白 RagD 直接相互作用而组装到 mtorc1 中, hcleurs 结合的是非活性的 RagD-GTP, 而 hcleurs 通过其 GAP(GTPase-activating protein) 结构域促进 RagD-GTP 转变成活性的 RagD-GDP RagD- GDP 与 RagB-GTP 形成的异源二聚体可以直接激活 mtorc1( 图 3) 人胞质 MSC 复合物成员中有且只有 LeuRS 参与调控 mtorc1 细胞内除了亮氨酸, 其他的支链氨基酸 ( 如异亮氨酸 ) 也可以激活 mtorc1 同样的, 异亮氨酸也是通过 hcleurs 激活 mtorc1 而不是与其对应的 hcilers [19] hcleurs 通过其氨基酰化活性中心感应细胞内的亮氨酸, 这一过程依赖于催化活性中心的氨基酸活化功能, 但与 trna 氨基酰化活力无关 ; 同时 hcleurs 可以活化众多与底物亮氨酸类 似的氨基酸, 如异亮氨酸 缬氨酸 甲硫氨酸等 [26] 因为催化活性中心对氨基酸识别的非专一性, hcleurs 能感应细胞内多种氨基酸的浓度的变化最终实现对 mtroc1 的调控 而其他的 aarss 不能 识别, 或者是只能识别特定的一两种与其底物类似 的氨基酸 这就解释了为什么在进化的过程中细胞 选择 hcleurs 来感应细胞内的氨基酸浓度调控 mtorc1 2.3 酵母胞质 LeuRS 对 TORC1 活力的调控 TOR 信号通路在酵母中的基本功能是感受营 养物质进而调控细胞生长,TOR 通路的激活会伴随 着酵母细胞的生长出芽 亮氨酸使酵母内的 LeuRS Cdc60 与 TORC1 的调节蛋白 Gtr1( 人细胞中 Rag A/ B GTP 酶的同源酶 ) 相互作用, 从而激活 TORC1 ( 图 3 4) LeuRS Cdc60 对 TORC1 调控不依赖其 trna 氨基酰化活力 DHBB (1,3-dihydro-1- hydroxy-2,1- benzoxaborole) 可以专一地与空载的 trna Leu 的 3' 末端共价结合将 trna Leu 的 3'CCA 末端锁定在编 校结构域 CP1 中 [29] 用 DHBB 处理酵母后会使 LeuRS Cdc60 与 Gtr1 结合变弱, 进而降低 TORC1 的活力 当外源导入对 DHBB 不敏感的 LeuRS 突 变体后,DHBB 则不能下调 TORC1 的活力 在 DHBB 的作用下,LeuRS 的 CP1 结构域被固定在编 校构象 LeuRS 的 CP1 存在两种构象, 一种是 LeuRS 处于合成氨基酰 -trna 时的 CP1 构象, 第 二种是 LeuRS 行使编校功能时 CP1 的构象 通过 这些结果作者推测具有第二种构象的 CP1 不能与 Gtr1 相互作用来激活 TORC1 进一步研究发现 : 当在培养基中加入亮氨酸的类似物正缬氨酸 (Nva) 时,LeuRS Cdc60 需要行使编校功能来水解被错误

第 6 期谭敏, 等 : 亮氨酰 -trna 合成酶通过细胞内的亮氨酸调节雷帕霉素受体复合物 (TORC1) 活性的新功能 515 活化的 Nva, 从而保证催化反应的专一性 Nva 同样也可以使 LeuRS Cdc60 与 Gtr1 结合变弱, 降低 TORC1 活力 LeuRS 通过具有第一种构象的 CP1 与 Gtr1 相互作用,CP1 中的 Ser414 是 LeuRS Cdc60 与 Gtr1 相互作用的关键残基 当亮氨酸供应充足时, 一方面酵母 LeuRS 可以与 Gtr1 相互作用激活 TORC1, 而激活的 TORC1 又可以促进整个细胞的蛋白质翻译水平 与此同时充足的亮氨酸可以保证 LeuRS 催化生成足够的亮氨酰 -trna 来为新生蛋白质的合成供应原料 当细胞内存在大量亮氨酸的类似物时, 例如 Nva, 为了保证遗传信息被正确翻译,LeuRS 更多地行使了编校功能来保证催化反应的专一性, 其直接的结果是亮氨酰 -trna 的供应量减少 ; 与之相适应的是此时的 LeuRS 不能通过与 Gtr1 相互作用激活 TORC1, 从而使得整个细胞的蛋白质生成速度降低 LeuRS 不仅仅为蛋白质翻译提供亮氨酰 -trna ; 同时通过对 TORC1 活力的调节使细胞内蛋白质的合成速度与 其催化合成亮氨酰 -trna 能力相协调, 从而实现对 蛋白质翻译系统的精确调控 虽然酵母 LeuRS 同 hcleurs 一样都是通过亮 氨酸来调控 TORC1, 但是具体的调控方式有以下 的不同 :LeuRS Cdc60 与 Gtr1( 人 RagA/B 的同源 蛋白 ) 相互作用, 而 hcleurs 与 RagD 相互作用 ; LeuRS Cdc60 通过其编校结构域 CP1 与 Gtr1 相互 作用, 而 hcleurs 负责与 RagD 的相互作用是其 C- 端结构域 ( 图 3) 这些结果表明 : 通过 LeuRS 调控 TORC1 是真核细胞的一种保守的机制, 但是具体 的调控方式也随着进化的演变发生着改变 2.4 酵母和人细胞质 LeuRS 与癌症治疗不管酵母和人细胞质 LeuRS 是 TORC1 感应 Leu 的传递者作用机制的细节,LeuRS 都是最新的正在增加数量的酶家族成员, 它们除具有正常的功能外, 还兼有被氨基酸激活 TORC1 所必需的活力 [37] 图 3 LeuRS 在酵母和人细胞中调节 TROC1 的分子机制 如果 leurs 的确在 TORC1 激活过程中起关键作用, 则打开了治疗癌症新思路, 因为 TORC1 抑制剂可用于癌症治疗, 有可能 LeuRS 的竞争性抑制剂可用作癌症治疗新的一类药物 3 氨基酰 trna 合成酶的非经典功能展望 图 4 亮氨酸通过酵母 LeuRS 的编校结构域 CP1 调节 [18] TROC1 的活力 aars 是最古老的蛋白质家族之一, 其经典功能是催化形成氨基酰 -trna 为蛋白质的生物合成提供原料 早些年对 aars 的研究主要集中在其蛋白质翻译的功能上, 包括 : 酶的氨基酰化功能 编校功能以及与 trna 的相互作用 这几年关于 aars 非经典功能的报道越来越多 例如 TyrRS 通过其

516 第 24 卷 EMAPII 结构域与整合素竞争地结合 α5β1 整合素 受体来抑制整合素介导的内皮细胞黏附和伸展, 进而抑制 HIF-1α 介导的新生血管生成 [30] TrpRS 通过其 WHEP 结构域来调控与血管内皮 cadherin (vascular endothelial cadherin, VE-cadherin) 相互作用, 从而来调节新生血管的生成 [31] GluRS 和 ProRS 通 过 3 段重复的 WHEP 结构域相连接组成了唯一的 双功能 aars, 即 EPRS 在 IFN-γ 刺激下,EPRS 被磷酸化从 aars 复合物释放, 通过其 WHEP 结构 域组装成翻译抑制子 (γ-interferon activated inhibitor of translation, GAIT), 结合靶标 mrna 3'-UTR 上的 GAIT 元件 (GAIT element), 抑制相关蛋白质翻译 [32] GlyRS 可以被巨噬细胞分泌, 通过与 K-cadherin 的 相互作用抑制激活有丝分裂原蛋白激酶 (mitogenactivated protein kinases, MAPK) 异常激活而导致的 肿瘤发生 [33] MetRS 调节翻译和肿瘤抑制子的双 重作用 [34] 肥大细胞的 LysRS 在抗原的刺激下被 磷酸化进入细胞核, 调控与免疫应答相关的基因的 表达 [35] 相信随着对 aars 研究的深入, 将会有更多关 于 aars 新功能的报道 同时越来越多的研究表明 很多的疾病包括肿瘤都与 aars 基因的突变相关, 然而大多数情况下这些致病突变体并不影响其经典 [7, 功能 36] 通过对 aars 非经典功能的研究有助于 了解相关疾病的发病机制, 并为最终找到治疗方法 提供线索 [ 参考文献 ] [1] Harrison DE, Strong R, Sharp ZD, et al. Rapamycin fed late in life extends lifespan in genetically heterogeneous mice. Nature, 2009, 460 (7235): 392-5 [2] Loewith R, Jacinto E, Wullschleger S, et al. Two TOR complexes, only one of which is rapamycin sensitive, have distinct roles in cell growth control. Mol Cell, 2002, 10 (3): 457-68 [3] Ibba M, Soll D. Aminoacyl-tRNA synthesis. Annu Rev Biochem, 2000, 69: 617-50 [4] Eriani G, Delarue M, Poch O, et al. Partition of trna synthetases into two classes based on mutually exclusive sets of sequence motifs. Nature, 1990, 347(6289): 203-6 [5] Guo M, Yang XL, Schimmel P. New functions of aminoacyltrna synthetases beyond translation. Nat Rev Mol Cell Biol, 2010, 11(9): 668-74 [6] Lee SW, Cho BH, Park SG, et al. Aminoacyl-tRNA synthetase complex: Beyond translation. J Cell Sci, 2004, 117 (Pt 17): 3725-34 [7] Park SG, Schimmel P, Kim S. Aminoacyl trna synthetases and their connections to disease. Proc Natl Acad Sci USA, 2008, 105(32): 11043-9 [8] Fingar DC, Richardson CJ, Tee AR, et al. mtor controls cell cycle progression through its cell growth effectors S6K1 and 4E-BP1/eukaryotic translation initiation factor 4E. Mol Cell Biol, 2004, 24(1): 200-16 [9] Hay N, Sonenberg N. Upstream and downstream of mtor. Genes Dev, 2004,18(16): 1926-45 [10] Eguchi S, Tokunaga C, Hidayat S, et al. Different roles for the TOS and RAIP motifs of the translation regulator protein 4E-BP1 in the association with raptor and phosphorylation by mtor in the regulation of cell size. Genes Cells, 2006,11(7): 757-66 [11] Wullschleger S, Loewith R, Hall MN. TOR signaling in growth and metabolism. Cell, 2006, 124 (3): 471-84 [12] Yokogami K, Wakisaka S, Avruch J, et al. Serine phosphorylation and maximal activation of STAT3 during CNTF signaling is mediated by the rapamycin target mtor. Curr Biol, 2000, 10(1): 47-50 [13] Hashemolhosseini S, Nagamine Y, Morley SJ, et al. Rapamycin inhibition of the G1 to S transition is mediated by effects on cyclin D1 mrna and protein stability. J Biol Chem, 1998, 273 (23): 14424-9 [14] Majumder PK, Febbo PG, Bikoff R, et al. mtor inhibition reverses Akt-dependent prostate intraepithelial neoplasia through regulation of apoptotic and HIF-1- dependent pathways. Nat Med, 2004, 10 (6): 594-601 [15] Ma XM, Blenis J. Molecular mechanisms of mtormediated translational control. Nat Rev Mol Cell Biol, 2009, 10 (5): 307-18 [16] Roccio M, Bos JL, Zwartkruis FJ. Regulation of the small GTPase Rheb by amino acids. Oncogene, 2006, 25(5): 657-64 [17] Tee AR, Manning BD, Roux PP, et al. Tuberous sclerosis complex gene products, Tuberin and Hamartin, control mtor signaling by acting as a GTPase-activating protein complex toward Rheb. Curr Biol, 2003, 13 (15):1259-68 [18] Bonfils G, Jaquenoud M, Bontron S, et al. Leucyl-tRNA synthetase controls TORC1 via the EGO complex. Mol Cell, 2012, 46: 105-10 [19] Han JM, Jeong SJ, Park MC, et al. Leucyl-tRNA synthetase is an intracellular leucine sensor for the mtorc1-signaling pathway. Cell, 2012, 149 (2): 410-24 [20] Tukalo M, Yaremchuk A, Fukunaga R, et al. The crystal structure of leucyl-trna synthetase complexed with trna Leu in the post-transfer-editing conformation. Nat Struct Mol Biol, 2005, 12 (10): 923-30 [21] Zhu B, Yao P, Tan M, et al. trna-independent pretransfer editing by class I leucyl-trna synthetase. J Biol Chem, 2009, 284 (6): 3418-24 [22] Nangle LA, De Crécy-Lagard V, Döring V, et al. Genetic code ambiguity. Cell viability related to the severity of editing defects in mutant trna synthetases. J Biol Chem, 2002, 277(48): 45729-33 [23] Tan M, Zhu B, Zhou XL, et al. trna-dependent pretransfer editing by prokaryotic leucyl-trna synthetase. J Biol Chem, 2010, 285 (5): 3235-44 [24] Tan M, Yan W, Liu RJ, et al. A naturally occurring

第 6 期谭敏, 等 : 亮氨酰 -trna 合成酶通过细胞内的亮氨酸调节雷帕霉素受体复合物 (TORC1) 活性的新功能 517 nonapeptide functionally compensates for the CP1 domain of leucyl-trna synthetase to modulate aminoacylation activity. Biochem J, 2012, 443 (2): 477-84 [25] Tukalo M, Yaremchuk A, Fukunaqa R, et al. The crystal structure of leucyl-trna synthetase complexed with trnaleu in the post-transfer-editing conformation. Nat Struct Mol Biol, 2005, 12(10): 923-30 [26] Chen X, Ma JJ, Tan M, et al. Modular pathways for editing non-cognate amino acids by human cytoplasmic leucyl-trna synthetase. Nucleic Acids Res, 2011, 39 (1): 235-47 [27] Ling C, Yao YN, Zheng YG, et al. The C-terminal appended domain of human cytosolic leucyl-trna synthetase is indispensable in its interaction with arginyltrna synthetase in the multi-trna synthetase complex. J Biol Chem, 2005, 280 (41): 34755-63 [28] Segev N, Hay N. Hijacking leucyl-trna synthetase for amino acid-dependent regulation of TORC1. Mol Cell, 2012, 46(1): 4-6 [29] Rock FL, Mao W, Yaremchuk A, et al. An antifungal agent inhibits an aminoacyl-trna synthetase by trapping trna in the editing site. Science, 2007, 316(5832): 1759-61 [30] Tandle AT, Calvani M, Uranchimeg B, et al. Induction of angiogenesis by a fragment of human tyrosyl-trna synthetase. J Biol Chem, 2002, 277 (23): 20124-6 [31] Wakasugi K, Slike BM, Hood J, et al. A human aminoacyltrna synthetase as a regulator of angiogenesis. Proc Natl Acad Sci USA, 2002, 99(1): 173-7 [32] Jia J, Arif A, Ray PS, et al. WHEP domains direct noncanonical function of glutamyl-prolyl trna synthetase in translational control of gene expression. Mol Cell, 2008, 29(6): 679-90 [33] Park MC, Kang T, Jin D, et al. Secreted human glycyltrna synthetase implicated in defense against ERKactivated tumorigenesis. Proc Natl Acad Sci USA, 2012,109 (11): 640-7 [34] Kwon NH, Kang T, Lee JY, et al. Dual role of methionyltrna synthetase in the regulation of translation and tumor suppressor activity of aminoacyl-trna synthetaseinteracting multifunctional protein-3. Proc Natl Acad Sci USA, 2011,108 (49): 19635-40 [35] Yannay-Cohen N, Carmi-Levy I, Kay G, et al. LysRS serves as a key signaling molecule in the immune response by regulating gene expression. Mol Cell, 2009, 34(5): 603-11 [36] Kim S, You S, Hwang D. Aminoacyl-tRNA synthetases and tumorigenesis: more than housekeeping. Nat Rev Cancer, 2011, 11(10): 708-18 [37] Segev N, Hay N. Hijacking leucyl-trna synthetase for amino acid-dependent regulation of TORC1. Mol Cell, 2012, 46: 4-6