核酸催化

1. 核酸催化 张志超 精细化工国家重点实验室

2. Ribozyme——具有催化功能的RNA

3. 一、ribozyme的发现 • 80年代初期，美国科罗拉多大学博尔德分校的Thomas 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。

4. The M1 RNAin ribonucleaseP is catalytic The intron in the pre-rRNA of Tetrahemena is self-spliced

5. 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

6. 核酶的剪接机制 鸟苷的3’-OH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’-OH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rRNA。

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

8. 四膜虫核酶的X-ray结构 Combination of structural and biochemical studies suggests a mechanism mediated by several bound magnesium cations

9. 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。