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近日，中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所王恩多研究组与芬兰科学家合作，揭示了线粒体翻译质量控制对哺乳动物胚胎发育的关键作用。相关成果以“Editing activity for eliminating mischarged tRNAs is essential in mammalian mitochondria”为题发表在《核酸研究》（Nucleic Acids Research）上。

哺乳动物细胞拥有两个相对独立的翻译系统：细胞质翻译系统和线粒体翻译系统。线粒体翻译系统负责合成13种由线粒体基因组编码的氧化呼吸链复合物亚基，这些亚基对氧化呼吸链的组装和线粒体功能至关重要。细胞质翻译系统需要高度保真性以确保核基因信息的精确传递，例如，小鼠细胞质丙氨酰-tRNA合成酶（AlaRS）的保真性缺失会导致错误蛋白质聚集，进而引发神经退行性疾病或心脏病。然而，线粒体翻译系统的保真性及其体内意义此前知之甚少。

研究中，团队首次克隆并表达了成熟形式的人线粒体丙氨酰-tRNA合成酶（hmtAlaRS）基因AARS2，纯化获得高纯度hmtAlaRS。体外实验表明，hmtAlaRS会显著误活化非对应氨基酸Ser，并通过转移后编校反应水解误氨基酰化产物Ser-tRNAAla；若编校反应受损，会导致线粒体基因组编码的蛋白质中Ala突变为Ser。进一步发现，hmtAlaRS的C749A和V760E点突变会不同程度破坏转移后编校反应。研究团队还构建了小鼠线粒体AlaRS（mmtAlaRS）C744A（对应hmtAlaRS C749A）和V755E（对应hmtAlaRS V760E）点突变小鼠，发现纯合型小鼠胚胎致死，证实mmtAlaRS介导的编校反应受损对线粒体功能和胚胎发育具有重要作用。该研究首次从动物水平揭示了线粒体翻译质量控制的重要意义。

该工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院和上海市科委等的资助。