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来自超嗜热菌Aquifex aeolicus的亮氨酰-tRNA合成酶(LeuRS)是已知的唯一一种异源二聚体合成酶。它被命名为LeuRSαβ，它的α亚基和β亚基分别含有634和289个残基。与Thermus thermophilus LeuRS一样，LeuRSαβ含有一个大的突出结构域插入催化结构域中，叫做亮氨酸专一结构域。LeuRSαβ两亚基的断裂处正位于亮氨酸专一结构域的中间，可能具有独特的功能。在本工作中，我们构建了一系列含有突变的α亚基和野生型的β亚基的突变体，或者是含有野生型的α亚基和突变的β亚基的突变体，并纯化了它们；检测了这些突变体的ATP-PPi交换和氨基酰化活力，以及氨基酰化小螺旋(minihelixLeu)的能力；并且通过凝胶阻滞实验检测了这些突变体和tRNA之间的相互作用。结果发现位于α亚基上的两段各为八个和九个的氨基酸残基的肽段对酶的活力起关键作用。结果还显示，LeuRSαβ的亮氨酸专一结构域在小螺旋识别方面起重要作用。另外，结果还提示，亮氨酸专一结构域对于异源二聚体的组装几乎没有影响，对全酶的热稳定性起到一些作用，并以预期的方式与对应的tRNA结合。
人胞质亮氨酰-tRNA合成酶(hcLeuRS)是人细胞中氨基酰-tRNA合成酶复合物(aaRS复合物，MSC)的一个组成成分，这与以游离形式存在的原核和低等真核生物的LeuRS有明显的不同的存在方式。本实验室已使用昆虫表达系统表达并纯化了hcLeuRS，研究了它的一些性质，重点研究了它的C-末端延伸肽段，以及它与人胞质精氨酰-tRNA合成酶(heArgRS)的相互作用。由于昆虫表达系统有操作复杂、周期长、价格昂贵、产量低的缺点，我们用大肠杆菌表达系统成功地进行了基因表达并纯化了hcLeuRS，比较了从不同表达系统得到的hcLeuRS的酶学性质，发现从大肠杆菌转化子细胞中得到的hcLeuRS比从昆虫细胞中得到的hcLeuRS活力更高，没有明显的酶学性质差异。这大大简化了实验操作，为进一步研究hcLeuRS提供了便利。我们还研究了hcLeuRS与hcArgRS的相互作用对hcLeuRS的酶学性质的影响。体外实验结果证明，hcArgRS对hcLeuRS的氨基酰化活力有促进作用，这种促进不同于高等真核生物aaRS延伸肽段对自身活力的顺式促进，也不同于aaRS复合物中的辅因子对aaRS的反式促进，而是属于另一种形式。还发现，这种促进作用，是通过增强hcLeuRS氨基酰化中的tRNA转移这步实现的。
氨基酰-tRNA合成酶(aaRS)催化特异的氨基酸与其对应的tRNA结合的反应，此反应通常分两步进行，对遗传信息的精确翻译至关重要。为了防止对非对应氨基酸的误活化和对应tRNA的误氨基酰化给蛋白质合成带来潜在错误，一些aaRS进化出编校机制，能够水解误活化的氨基酸(转移前编校)或误氨基酰化的tRNA(转移后编校)。作为第一类酶a亚类的合成酶中的LeuRS能够催化tRNALeu被多种天然或非蛋白质的氨基酸氨基酰化，例如正缬氨酸(Nva)和α-氨基丁酸(ABA)等，误氨基酰化产物在LeuRS特定的CP1编校结构域被清除。在本研究中，我们研究了来自真核生物的hcLeuRS的不同编校途径。结果表明，hcLeuRS主要使用转移前和转移后编校途径，而对非对应的氨基酰-腺苷的选择性的释放在总编校活力中只占很小的比例。在编校正缬氨酸(Nva)时，hcLeuRS偏好使用转移前编校途径，并且与较低等的酵母胞质LeuRS(ycLeuRS)、LeuRSαβ相比，hcLeuRS使用的转移前编校占总编校的比例最高，这似乎预示某种进化趋势。在编校α-氨基丁酸(ABA)时，hcLeuRS却偏好使用转移后编校途径，这种现象说明，hcLeuRS可以根据需要编校的氨基酸，来调整其编校性质，在各种编校途径中做出选择。另外，我们还构建了hcLeuRS在CP1编校结构域点突变体。实验结果表明，此突变体不具有转移后编校能力，而其对Nva的转移前编校的能力未受损。说明，hcLeuRS的CP1编校结构域不是它对Nva的转移前编校结构域。