色氨酰-tRNA合成酶家族的催化机理和进化关系的研究

氨酰-tRNA合成酶是一类起源非常早的酶家族，广泛存在于古细菌、真细菌和真核细胞中，负责催化将特定的氨基酸转移到相应的tRNA分子的氨基酸接受臂上，在此基础上建立了三联体遗传密码子系统。另外，这类功能保守的生物酶在进化过程中获得了许多新的功能，并参与多种细胞生物学过程。本课题拟以不同种属色氨酰-tRNA合成酶为研究对象，运用结构生物学、分子生物学、生物化学和生物信息学等方法，系统地进行该类酶家族的结构和功能研究。通过解析来源于不同种属色氨酰-tRNA合成酶及其与底物、底物类似物、tRNA复合物的三维晶体结构，以及分析它们的酶学和分子动力学性质，在分子水平上揭示该类酶的催化机理、底物特异性识别机制、以及发挥细胞因子功能的分子机理和活性调节机理。通过比较不同物种同功酶在功能和结构上的差异，研究该类酶家族的分子进化关系，阐明功能多样性的分子基础，并为抗菌和抗肿瘤药物的研究提供结构和功能基础。