AARS1,也称为Alanyl-tRNA synthetase 1,是一种普遍存在于细胞中的关键酶。它主要负责催化将氨基酸——丙氨酸(Ala)连接到其相应的转运RNA(tRNA)分子上,这一过程对于蛋白质合成至关重要。然而,近年来,AARS1被发现除了其传统功能外,还参与了多种生物学过程,包括信号传导和疾病发生。
根据参考文献1,AARS1还具有乳酰转移酶活性,可以直接使用乳酸和ATP来催化蛋白质的乳酰化。在胃癌中,AARS1被发现在细胞内乳酸的感应下,转移到细胞核中,对YAP-TEAD复合物进行乳酰化并激活,从而促进胃癌细胞的增殖。此外,AARS1本身也是Hippo通路的靶基因,与YAP-TEAD形成正反馈回路,共同促进胃癌的发生。因此,AARS1在胃癌的发生发展中发挥了重要作用[1]。
参考文献2进一步揭示了AARS1和AARS2作为L-乳酸传感器,在调节细胞内蛋白质乳酰化中的作用。AARS1/2与大肠杆菌的同源物AlaRS能够以微摩尔亲和力结合L-乳酸,并直接催化L-乳酸对赖氨酸受体的ATP依赖性乳酰化。在L-乳酸的刺激下,AARS2与环状GMP-AMP合酶(cGAS)结合,介导其乳酰化和失活,从而抑制cGAS的DNA感应功能,影响细胞的先天免疫反应[2]。
除了在肿瘤和免疫中的作用,AARS1的突变还与遗传性神经疾病有关。参考文献3报道了在韩国一家患有中间型Charcot-Marie-Tooth病(CMT)的家族中发现了AARS1基因突变。该突变位于高度保守的tRNA结合域,影响了AARS1的酶活性,导致神经功能障碍[3]。此外,参考文献5和6也报道了AARS1基因突变与遗传性神经疾病的相关性,并强调了AARS1基因突变导致的神经功能障碍的多样性[4][5]。
值得注意的是,参考文献7报道了一例AARS1缺乏症导致反复急性肝衰竭的病例,这是首次报道AARS1突变与急性肝衰竭相关。这表明AARS1的功能不仅限于神经系统,还可能涉及其他器官系统,如肝脏[6]。
参考文献8和9分别报道了AARS1在结肠腺癌和Charcot-Marie-Tooth病中的作用。在结肠腺癌中,AARS1的高表达与患者的预后不良相关。而在Charcot-Marie-Tooth病中,AARS1基因突变导致了患者的神经功能障碍,并可能涉及到免疫系统和线粒体功能的变化[7][8]。
综上所述,AARS1是一种具有多功能的酶,不仅参与蛋白质合成,还在肿瘤发生、免疫反应、神经疾病和肝脏功能等方面发挥重要作用。AARS1的功能失调可能导致多种疾病的发生,包括胃癌、遗传性神经疾病和急性肝衰竭。因此,深入研究AARS1的功能和调控机制,对于理解相关疾病的发病机制和开发新的治疗策略具有重要意义。
参考文献:
1. Ju, Junyi, Zhang, Hui, Lin, Moubin, Jiao, Shi, Zhou, Zhaocai. 2024. The alanyl-tRNA synthetase AARS1 moonlights as a lactyltransferase to promote YAP signaling in gastric cancer. In The Journal of clinical investigation, 134, . doi:10.1172/JCI174587. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38512451/
2. Li, Heyu, Liu, Chao, Li, Ran, Lin, Shixian, Zhang, Long. 2024. AARS1 and AARS2 sense L-lactate to regulate cGAS as global lysine lactyltransferases. In Nature, 634, 1229-1237. doi:10.1038/s41586-024-07992-y. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39322678/
3. Lee, Ah Jin, Nam, Da Eun, Choi, Yu Jin, Choi, Byung-Ok, Chung, Ki Wha. 2020. Alanyl-tRNA synthetase 1 (AARS1) gene mutation in a family with intermediate Charcot-Marie-Tooth neuropathy. In Genes & genomics, 42, 663-672. doi:10.1007/s13258-020-00933-9. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32314272/
4. Setlere, Signe, Jurcenko, Marija, Gailite, Linda, Rots, Dmitrijs, Kenina, Viktorija. 2022. Alanyl-tRNA Synthetase 1 Gene Variants in Hereditary Neuropathy: Genotype and Phenotype Overview. In Neurology. Genetics, 8, e200019. doi:10.1212/NXG.0000000000200019. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36092982/
5. Meyer-Schuman, Rebecca, Marte, Sheila, Smith, Tyler J, Koutmou, Kristin S, Antonellis, Anthony. . A humanized yeast model reveals dominant-negative properties of neuropathy-associated alanyl-tRNA synthetase mutations. In Human molecular genetics, 32, 2177-2191. doi:10.1093/hmg/ddad054. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37010095/
6. Marten, Lara M, Brinkert, Florian, Smith, Desirée E C, Hempel, Maja, Santer, René. 2020. Recurrent acute liver failure in alanyl-tRNA synthetase-1 (AARS1) deficiency. In Molecular genetics and metabolism reports, 25, 100681. doi:10.1016/j.ymgmr.2020.100681. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33294374/
7. Ruan, Guo-Tian, Xie, Hai-Lun, Zhu, Li-Chen, Gong, Yi-Zhen, Shi, Han-Ping. 2022. Immune ULBP1 is Elevated in Colon Adenocarcinoma and Predicts Prognosis. In Frontiers in genetics, 13, 762514. doi:10.3389/fgene.2022.762514. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35211154/
8. Høyer, Helle, Busk, Øyvind L, Esbensen, Q Ying, Braathen, Geir J, Nilsen, Hilde L. 2022. Clinical characteristics and proteome modifications in two Charcot-Marie-Tooth families with the AARS1 Arg326Trp mutation. In BMC neurology, 22, 299. doi:10.1186/s12883-022-02828-6. https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35971119/