To improve and complete our knowledge of archaeal tRNA modification patterns, we have identified and compared the modification pattern (type and location) in tRNAs of three very different archaeal species, Methanococcus maripaludis (a mesophilic methanogen), Pyrococcus furiosus (a hyperthermophile thermococcale) and Sulfolobus acidocaldarius (an acidophilic thermophilic sulfolobale). Most abundant isoacceptor tRNAs (79 in total) for each of the 20 amino acids were isolated by two-dimensional gel electrophoresis followed by in-gel RNase digestions. The resulting oligonucleotide fragments were separated by nanoLC and their nucleotide content analyzed by mass spectrometry (MS/MS). Analysis of total modified nucleosides obtained from complete digestion of bulk tRNAs was also performed. Distinct base- and/or ribose-methylations, cytidine acetylations and thiolated pyrimidines were identified, some at new positions in tRNAs. Novel, some tentatively identified, modifications were also found. The least diversified modification landscape is observed in the mesophilic Methanococcus maripaludis and the most complex one in Sulfolobus acidocaldarius. Notable observations are the frequent occurrence of ac4C nucleotides in thermophilic archaeal tRNAs, the presence of m7G at positions 1 and 10 in Pyrococcus furiosus tRNAs, and the use of wyosine derivatives at position 37 of tRNAs especially those decoding U1- and C1-starting codons. These results complete those already obtained by others with sets of archaeal tRNAs from Methanocaldococcus jannaschii and Haloferax volcanii.

中文翻译：

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来自嗜温古菌和两种嗜热古菌的单个 tRNA 物种中修饰核苷酸的比较模式

为了提高和完善我们对古细菌 tRNA 修饰模式的了解，我们已经确定并比较了三种非常不同的古细菌物种的 tRNA 中的修饰模式（类型和位置）：Methanococcus maripaludis（一种嗜温产甲烷菌）、Pyrococcus furiosus（一种超嗜热菌）和Sulfolobus acidocaldarius（一种嗜酸嗜热的 sulfolobale）。通过二维凝胶电泳和凝胶内 RNase 消化分离出 20 个氨基酸中每一个的最丰富的同种受体 tRNA（总共 79 个）。所得寡核苷酸片段通过 nanoLC 分离，并通过质谱 (MS/MS) 分析其核苷酸含量。还对从大量 tRNA 的完全消化中获得的总修饰核苷进行了分析。不同的碱基和/或核糖甲基化，鉴定了胞苷乙酰化和硫醇化嘧啶，其中一些位于 tRNA 的新位置。还发现了一些新的，一些暂时确定的修改。在嗜温的 Methanococcus maripaludis 中观察到的变化最少，而在 Sulfolobus acidocaldarius 中观察到的最复杂。值得注意的观察结果是在嗜热古菌 tRNA 中频繁出现 ac4C 核苷酸，在 Pyrococcus furiosus tRNA 的 1 和 10 位存在 m7G，以及在 tRNA 的 37 位使用 wyosine 衍生物，尤其是那些解码 U1 和 C1 起始密码子的衍生物。这些结果完善了其他人已经通过来自 Methanocaldococcus jannaschii 和 Haloferax volcanii 的古菌 tRNA 组获得的结果。还发现了修改。在嗜温的 Methanococcus maripaludis 中观察到的变化最少，而在 Sulfolobus acidocaldarius 中观察到的最复杂。值得注意的观察结果是在嗜热古菌 tRNA 中频繁出现 ac4C 核苷酸，在 Pyrococcus furiosus tRNA 的 1 和 10 位存在 m7G，以及在 tRNA 的 37 位使用 wyosine 衍生物，尤其是那些解码 U1 和 C1 起始密码子的衍生物。这些结果完善了其他人已经通过来自 Methanocaldococcus jannaschii 和 Haloferax volcanii 的古菌 tRNA 组获得的结果。还发现了修改。在嗜温的 Methanococcus maripaludis 中观察到的变化最少，而在 Sulfolobus acidocaldarius 中观察到的最复杂。值得注意的观察结果是在嗜热古菌 tRNA 中频繁出现 ac4C 核苷酸，在 Pyrococcus furiosus tRNA 的 1 和 10 位存在 m7G，以及在 tRNA 的 37 位使用 wyosine 衍生物，尤其是那些解码 U1 和 C1 起始密码子的衍生物。这些结果完善了其他人已经通过来自 Methanocaldococcus jannaschii 和 Haloferax volcanii 的古菌 tRNA 组获得的结果。值得注意的观察结果是在嗜热古菌 tRNA 中频繁出现 ac4C 核苷酸，在 Pyrococcus furiosus tRNA 的 1 和 10 位存在 m7G，以及在 tRNA 的 37 位使用 wyosine 衍生物，尤其是那些解码 U1 和 C1 起始密码子的衍生物。这些结果完善了其他人已经通过来自 Methanocaldococcus jannaschii 和 Haloferax volcanii 的古菌 tRNA 组获得的结果。值得注意的观察结果是在嗜热古菌 tRNA 中频繁出现 ac4C 核苷酸，在 Pyrococcus furiosus tRNA 的 1 和 10 位存在 m7G，以及在 tRNA 的 37 位使用 wyosine 衍生物，尤其是那些解码 U1 和 C1 起始密码子的衍生物。这些结果完善了其他人已经通过来自 Methanocaldococcus jannaschii 和 Haloferax volcanii 的古菌 tRNA 组获得的结果。