核酸催化

张志超精细化工国家重

点实验室

Ribozyme——具有催化功能的 RN

A

一、 ribozyme的发现

• 80 年代初期，美国科罗拉多大学博尔德分校的 Thom

as Cech 和美国耶鲁大学的 Sidnery Altan 各自独立地发现 RNA 具有生物催化功能 . 从而改变了生物催比剂的传统概念。

• 为此， T.Cech 和 S.Altman 共同获得了 1989 年度诺贝尔化学奖。

The M1 RNA in ribonuclease P is catalytic

The intron inthe pre-rRNA ofTetrahemena is self-spliced

核酶的分类• 剪接型• 剪切型• Can operate on itself (single turnover, not

a true catalyst), or ona separate molecule (multiple turnover, true catalyst)

• two phospho-transesterifications

鸟苷的3’-O

H

攻击内含子的5’

剪接点，并与Intron

的5’-端磷酸基形成共价键连接，同时5’

外显子脱落下来，但

3’外显子此时仍与Intron

相连。

5’-端外显子的3’-O

H

进攻内含子的3’

剪接点并使413nt

的内含子脱落，同时5’

外显子与3’

外显子连接成成熟rR

NA

。

核酶的剪接机制

Secondary and possible tertiary structure of the self-splicing rRNA intron from Tetrahymena. Intron and exon sequences are shaded yellow and green, respectively.

Combination of structural and biochemical studies suggests amechanism mediated by several bound magnesium cations

四膜虫核酶的 X-ray结构

Ribozyme 的应用 • Ribozyme的发现使我们认识到酶不一定都是蛋白质，这些 Ri-bozyme主要用在 RNA分子的切割与降解上。因为真核生物的突变体很难获得，假如用特制的 Ribozyme破坏切割特定的 RNA分子，使这种 RNA不能表达出相应的蛋白质，我们再进一步观察其表型变化，从而了解这个基因的功能。

• 另外在医学方面，可以用特别的 Ribozyme切割一些对人体有害的 RNA，达到解除有害基因功能的目的，这也是基因治疗的又一条路子。

• 在动植物育种方面，可以将具有破坏病毒 RNA的 Ribozyme基因导入动植物细胞，提高动植物抗病毒能力。