教授领导的一项研究发表在《科学公报》杂志上。周晓龙和王恩多(中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所，中国科学院分子细胞科学卓越中心)。

甲基转移酶METTL8介导的线粒体RNAm3C修饰机制及其放宽的底物特异性

tRNA是mRNA翻译中的关键接头分子。tRNA上存在大量转录后修饰，调节蛋白质合成的速度和保真度。3-甲基胞嘧啶(m3C)修饰广泛存在于真核生物中几种细胞质和线粒体tRNA的反密码子环的32位(m3C32)。

该实验室之前的一项研究发现，人细胞质tRNA的m3C32修饰是由METTL2A/2B和METTL6介导的，而人线粒体tRNAThr(hmtRNAThr)和tRNASer(UCN)(hmtRNASer(UCN)的m3C32修饰是由METTL2A/2B和METTL6介导的。))由METTL8催化;人类METTL8通过mRNA的选择性剪接产生两种不同长度的蛋白质亚型。

长长度形式METTL8-Iso1被靶向进入线粒体，催化hmtRNAThr和hmtRNASer(UCN)的m3C32修饰;而短长度形式METTL8-Iso4位于核仁中，功能未知。

两种异构体之间的唯一区别是METTL8-Iso1中的28个氨基酸N端延伸肽。METTL8-Iso4是否具有m3C32甲基转移酶活性以及METTL8-Iso1N端延伸在线粒体tRNAm3中的作用C32修饰中的作用尚不清楚。

目前还不清楚细胞质或线粒体m3C32修饰酶是否可以交叉识别来自不同细胞区室的tRNA。另外，由于大多数tRNAm3C32修饰需要反密码子环中37位(t6A37)的N6-苏氨甲酰基腺苷修饰作为前提，因此仅含有m3C32修饰的tRNA分子的制备尚未完全实现。

为了解决这些问题，研究人员通过多重序列比对证实了METTL8-Iso1的N端延伸(N-extension)的保守性。体外酶活性测定显示METTL8-Iso4不具有m3C32修饰活性。他们进一步证明METTL8-Iso1的N延伸在催化过程中充当了关键的tRNA结合元件。

鉴定出所有METTL2A/2B/8蛋白中两个完全保守的氨基酸残基。METTL8-Iso1能够介导细胞质和大肠杆菌tRNA的m3C32修饰，而不依赖于t6A37。

然而，细胞质m3C32修饰酶METTL2A和METTL6无法催化线粒体tRNA的m3C32修饰，表明METTL8-Iso1具有更宽松的底物特异性。m3C32修饰不影响hmtRNAThr的t6A37修饰和氨酰化水平。

最后，他们还发现METTL8-Iso1分别与线粒体丝氨酰-tRNA合成酶(SARS2)和线粒体苏氨酰-tRNA合成酶(TARS2)相互作用，并显着促进SARS2和TARS2的氨酰化活性。

总之，这项工作揭示了METTL8介导的线粒体tRNAm3C32生物发生的分子机制，该机制依赖于特定的N延伸作为关键的RNA结合元件。METTL8具有广谱的异源tRNA底物，为制备仅含am3C部分的tRNA提供了基础。这项工作提供了对细胞质和线粒体tRNAm3C修饰之间的保守性和差异的全面理解。