標籤:細胞核

核酶(ribozyme)是具有催化功能的RNA分子,是生物催化劑,可降解特異的mRNA序列。核酶又稱核酸類酶、酶RNA、 核酶類酶RNA。 它的發現打破了酶是蛋白質的傳統觀念。

1簡介

核酶

  核酶

核酶(ribozyme)一詞用於描述具有催化活性的RNA, 即化學本質是核糖核酸(RNA), 卻具有酶的催化功能。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,有的能夠切割RNA, 有的能夠切割DNA, 有些還具有RNA 連接酶、磷酸酶等活性。與蛋白質酶相比,核酶的催化效率較低,是一種較為原始的催化酶。

2反應

大多數核酶通過催化轉磷酸酯和磷酸二酯鍵水解反應參與RNA自身剪切、加工過程。

3特點

與一般的反義RNA相比,核酶具有較穩定的空間結構,不易受到RNA酶的攻擊。更重要的是,核酶在切斷mRNA后,又可從雜交鏈上解脫下來,重新結合和切割其它的mRNA分子。

4發現

美國科學家T.Cech和S.Altman發現了核酶(ribozyme)。最早發現大腸桿菌RNaseP的蛋白質部分除去后,在體外高濃度Mg2+存在下,與留下的RNA部分(MIRNA)具有與全酶相同的催化活性。
核酶

  核酶

後來發現四膜蟲L19RNA在一定條件下能專一地催化寡聚核苷酸底物的切割與連接,具有核糖核酸酶和RNA聚合酶的活性。

5作用

隨著對核酶的深入研究,已經認識到核酶在遺傳病,腫瘤和病毒性疾病上的潛力。
比如,對於艾滋病毒HIV的轉錄信息來源於RNA而非DNA,核酶能夠在特定位點切斷RNA,使得它失去活性。如果一個能專一識別HIV的RNA的核酶存在於被病毒感染的細胞內,那麼它就能建立抵抗入侵的第一防線。甚至,HIV確實進入到了細胞並進行了複製,RNA也可以在病毒生活史的不同階段切斷HIV的RNA而不影響自身的RNA。又如,白血病是造血系統的惡性腫瘤,目前尚缺少有效的治療方法。核酶的發現,尤其是鎚頭狀核酶,為白血病的基因治療帶來了新的希望。近些年,在國外的一些國家已經在小白鼠體內
核酶

  核酶

得到較好的效果。 核酶是在對多種植物病毒衛星RNA及類病毒RNA的自我剪接研究中 發現的,數量較少,常見於rRNA的內含子。
核酶的具體作用主要有:
1. 核苷酸轉移作用。
2. 水解反應,即磷酸二酯酶作用。
3. 磷酸轉移反應,類似磷酸轉移酶作用。
4. 脫磷酸作用,即酸性磷酸酶作用。
5. RNA內切反應,即RNA限制性內切酶作用。核酸內切酶可以催化水解多核苷酸內部的磷酸二酯鍵。有些核酸內切酶僅水解5′磷酸二酯鍵,把磷酸基團留在3′位置上,稱為5′-內切酶;而有些僅水解3′-磷酸二酯鍵,把磷酸基團留在5′位置上,稱為3′-內切酶。能專一性地識別並水解雙鏈DNA上的特異核苷酸順序,稱為限制性核酸內切酶(restriction endonuclease,簡稱限制酶)。當外源DNA侵入細菌后,限制性內切酶可將其水解切成片段,從而限制了外源DNA在細菌細胞內的表達,而細菌本身的DNA由於在該特異核苷酸順序處被甲基化酶修飾,不被水解,從而得到保護。限制性核酸內切酶可被分成三種類型。Ⅰ型和Ⅲ型限制酶水解DNA需要消耗ATP,全酶中的部分亞基有通過在特殊鹼基上補加甲基基團對DNA進行化學修飾的活性。Ⅱ型限制酶水解DNA不需要ATP也不以甲基化或其它方式修飾DNA,能在所識別的特殊核苷酸順序內或附近切割DNA。因此,被廣泛用於DNA分子克隆和序列測定。

6影響

核酶的發現對於所有酶都是蛋白質的傳統觀念提出了挑戰。1989年,核酶的發現者T.Cech和S. Altman被授予 諾貝爾化學獎。

7補充

核酶

  核酶

核酶隨著生物學的發展,不僅僅只是包括RNA,如今人們還人工合成了一些DNA也具有催化活性。所以現在的核酶應該包括催化性DNA和催化性RNA兩大類,上面只是介紹了催化性RNA。
目前,催化性DNA只是人工合成的,並沒有發現有天然存在的。  
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