DNA上的遗传信息被转录成信使RNA (mRNA)，并通过核糖体上的转运RNA （tRNA）翻译成氨基酸序列 。RNA中的修饰核苷加入维持和调理卵白质合成系统 。Archaeosine（古菌苷）是一种只保存于古生菌tRNA（所谓的第三生命域）中的修饰核苷，有助于维持 L 形tRNA的三维结构 。
国际科学团队近期剖析了古生菌tRNA中特有的修饰核苷酸——古菌苷的合成途径（拜见图1）可是，第二步酶ArcS的底物特异性之前一直未知 。
图1：古菌苷是通过 tRNA 中的三个办法合成的 。第一步通过ArcTGT将一个preQ0碱基引入tRNA 。在第二步中，ArcS将氨基酸赖氨酸转移到tRNA中的preQ0碱基上，并合成preQ0- lys作为中心体 。tRNA中爆发的preQ0-Lys通过第三步酶RaSEA转化为古菌苷 。
大大都RNA修饰酶通过识别RNA目的位点周围的三维结构，而非RNA序列自己来举行识别 。为了视察ArcS对底物RNA的特异性，研究团队使用DNA酶将preQ0修饰的tRNA举行了片断化，并对每个片断举行了赖氨酸转移的评估（拜见图2） 。
图2：为了明确tRNA中的识别位点，DNAzymes（蓝色）划分对红色标记的tRNA- preQ0举行酶切，制备了两个RNA-preQ0片断（64nt和21nt） 。惊讶的是，14c标记的赖氨酸被转移到所有含有preQ0的rna上 。这一效果批注ArcS不识别亚状态RNA的三维结构 。
令人意外的是，ArcS将赖氨酸转移到了所有含有preQ0的RNA片断上 。在21核苷酸的RNA片断中，不但整个tRNA结构被破损，D臂结构也被打乱 。这一效果批注ArcS不依赖底物RNA的三维结构来识别 。为了确定最小底物，研究职员对preQ0基础、preQ0核苷、5'磷酸化的preQ0核苷酸和3'磷酸化的preQ0核苷酸的赖氨酸转移举行了评估（拜见图3） 。
图3：为了明确ArcS的最小底物，检测了preQ0碱基、preQ0核苷、5 ' -磷酸preQ0核苷酸和3 ' －磷酸preQ0核苷酸 。虽然赖氨酸没有转移到前Q0碱基上，但视察到赖氨酸转移到前Q0核苷、5 ' －磷酸前Q0核苷酸和3 ' －磷酸前Q0核苷酸上 。因此，ArcS的最小底物是preQ0核苷 。
效果显示，最小底物是preQ0核苷，并且当5'位置毗连磷酸基团时，反应效率显著提高 。因此，ArcS被证实是一种亘古未有的tRNA修饰酶，它可以以核苷作为底物 。
随着mRNA疫苗的开发，像伪尿苷和1-甲基伪尿苷这类修饰核苷酸已被证实是很是有用的，并且现在全球正举行着向目的RNA引入种种修饰的研究 。ArcS这种能够以核苷作为最小底物的酶的发明，为这些修饰核苷酸的前体分子的合成提供了新的视角 。
杂志：Journal of Biological Chemistry
DOI：10.1016/j.jbc.2024.107505
