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自裂解RNA酶

/self-cleaving RNA ribozyme/
条目作者张书圣

张书圣

最后更新 2023-06-06
浏览 202
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各种具有催化作用的小分子核糖核酸,能够进行分子内自我切割反应,且不需蛋白质参与。

英文名称
self-cleaving RNA ribozyme
所属学科
化学

核酶(ribozyme)一词用于描述具有催化活性的核糖核酸(RNA),即化学本质是核糖核酸,却具有酶的催化功能。核酶的作用底物可以是不同的分子,有些作用底物就是同一RNA分子中的某些部位。核酶的功能很多,有的能够切割RNA, 有的能够切割DNA, 有些还具有RNA连接酶、磷酸酶等活性。与蛋白质酶相比,核酶的催化效率较低,是一种较为原始的催化酶。

核酶作用于核苷酸之间的磷酸二酯键,使核酸得以分解,在高等动植物中都有的不同来源的核酸酶,其专一性、作用方式都有所不同。有些核酸酶只能作用于核糖核酸,称为核糖核酸酶。1986年以来,科学家T.R.切赫S.奥尔特曼陆续在不同的实验室用不同的实验材料均证明某些RNA分子具有生物催化的功能,按照酶的定义我们可以称之为核糖核酸酶(RNA酶)。在生物学领域中一直公认酶的本质就是蛋白质,RNA酶的发现宣告了酶的本质不是单一的,同时RNA酶的发现进一步表明RNA的功能具有多样性。

1981年,切赫和他的同事在研究四膜虫的26S rRNA前体加工去除基因内含子时发现内含子的切除反应发生在仅含有核苷酸和纯化的26S rRNA前体而不含有任何蛋白质催化剂的溶液中,可能的解释只能是内含子切除是由26S rRNA前体自身催化的,而不是蛋白质。为了证明这一发现,他们将编码26S rRNA前体DNA克隆到细菌中并在无细胞系统中转录成26S rRNA前体分子。结果发现这种人工制备的26S rRNA前体分子在没有任何蛋白质催化剂存在的情况下,切除了前体分子中的内含子。这种现象称为自我剪接,这是人类第一次发现RNA具有催化化学反应的活性,具有这种催化活性的RNA称为核酶。

自裂解RNA核酶可以是各种具有催化作用的小分子核糖核酸,能够进行分子内自我切割反应,且不需蛋白质参与。这些核糖核酸分子可以分为两个部分,一部分是底物,另一部分是酶。将具有酶活性的序列克隆后可制成人工核酶去作用于独立的底物。即都涉及磷酸二酯键的切割或连接。它们作用的底物是核糖核酸,可以是核糖核酸分子本身,也可以是其他的核糖核酸分子。

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