氨基酸是细胞内最重要的一类代谢物，除参与蛋白质和城外，众多氨基酸还参与不同的重要信号通路调控。比如，亮氨酸酸可以激活mTORC1信号通路，谷氨酰胺可以抑制细胞凋亡相关信号通路。尤其让人疑惑的是，参与蛋白质合成的亮氨酸tRNA合成酶和谷氨酰胺tRNA合成酶分别可以激活mTORC1信号通路6和细胞凋亡相关信号通路7，一些导致疾病的tRNA合成酶的突变，如甘氨酸tRNA合成酶等tRNA合成酶的突变并不影响其氨基酸的识别和激活，却导致如腓肠肌萎缩症等神经性疾病，无法用蛋白质合成紊乱来解释病因。氨基酸如何被感知，tRNA合成酶如何参与氨基酸的感知和信号传导，长期未能被破解。

       复旦大学赵世民、徐薇、徐彦辉团队通过近五年的持续研究发现，tRNA合成酶除了识别氨基酸和激活tRNA在蛋白质合成中扮演功能外，还具有修饰蛋白质赖氨酸的功能。当细胞内某种氨基酸水平升高的时候，它会结合其对应的tRNA合成酶，生成的活性中间体氨酰AMP，结合了氨基酸的tRNA合成酶同时促进它与特定的胞内蛋白质相互结合，并通过生成的活性中间物修饰与其相互作用蛋白，把这个氨基酸修饰到底物的赖氨酸上。被氨基酸修饰的蛋白质性质发生改变，将氨基酸丰富程度的信息传递给细胞信号网络。研究还发现，修饰到底物蛋白质赖氨酸上的氨基酸至少可以被包括去乙酰化酶在内的去修饰酶移除。因此，氨基酸修饰是动态可逆的蛋白质翻译后修饰。被氨基酸修饰后的蛋白质发生功能改变，比如，亮氨酸可以通过亮氨酸tRNA合成酶（LARS）修饰mTOR复合体的蛋白RagA，在亮氨酸浓度升高的时候激活mTOR；而谷氨酰胺可以通过谷氨酰胺tRNA合成酶（QARS）修饰并失活调控细胞凋亡的蛋白ASK1，在谷氨酰胺浓度升高的时候抑制细胞凋亡。

       这些原创性的研究发现了tRNA合成酶和去乙酰化酶的全新功能，为圆满解释了困扰人们多年的氨基酸感知和信号传导的问题打开了新的窗口。基于这些发现，人们将有可能阐明不同氨基酸如何特异调控不同信号通路，不同tRNA合成酶突变如何导致不同人类疾病的机制并开发全新的干预策略。相关研究结果于2017年11月30日发表在国际营养代谢顶级期刊《细胞代谢》（Cell Metabolism）⁸。