RNA加工与RNA世界

核酶(ribozyme)

/ RYE-bo-zyme /

几十年来,生物学教的是一种简单的分工:DNA储存信息,蛋白质干活——尤其是干酶的活,酶就是加速细胞化学反应的催化剂。RNA不过是夹在中间的信使。核酶打破了这种分工:它是一种RNA分子,本身就充当酶,折叠成精确的形状去催化一个化学反应。

区区四种碱基组成的一条链,怎么能干酶的活?诀窍和蛋白质用的是同一招:形状。一条RNA可以折回到自己身上,把相距很远的区段配对起来,搭出一个紧凑的三维结构,带有一个口袋,能抓住目标、把参与反应的基团对齐,往往还要借助一个金属离子(比如镁)来帮忙。带负电的骨架,以及核糖上具有化学活性的2'-OH(这是DNA所没有的),给了RNA一些DNA不具备的工具。已知的天然核酶能切割RNA、连接RNA,而最重要的是能形成蛋白质的肽键。

1980年代初Tom Cech和Sidney Altman发现核酶,赢得了诺贝尔奖,并重塑了整个领域,因为它消除了一个关于生命起源的悖论。如果复制基因需要蛋白质,而制造蛋白质又需要基因,那么哪个先出现?一种既是信息又是催化剂的分子——RNA——能打破这个僵局。而最深刻的例子就在你体内:那台组装你每一个蛋白质的核糖体,本身就是一个核酶,它形成肽键的中心是由RNA、而非蛋白质构成的。

核糖体的肽酰转移酶中心——翻译时把氨基酸缝成链的地方——在其活性核心处不含任何蛋白质,而是由核糖体RNA构成。你细胞里最大、最不可或缺的那个催化剂,是一个核酶。

RNA可以是催化剂——那台组装蛋白质的核糖体本身就是一个核酶。

核酶是真实的,但有局限:天然的RNA催化剂比蛋白质酶慢得多,化学上的多面性也差得多,人们普遍认为这正是蛋白质后来接管了大多数催化任务的原因。RNA催化是一个了不起的原理性证明,而不是RNA与蛋白质催化能力相当的证据。

又称
RNA enzymecatalytic RNA核酶催化性RNA