[科普中国]-核酶

核酶（ribozyme）是具有催化功能的小分子RNA1，属于生物催化剂，可降解特异的mRNA序列。

核酶可通过催化靶位点RNA链中磷酸二酯键的断裂，特异性地剪切底物RNA分子，从而阻断靶基因的表达。

核酶一词用于描述具有催化活性的RNA，即化学本质是核糖核酸（RNA）。1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。与酶(enzyme)相比，核酶的催化效率较低，是一种较为原始的催化酶。

发现1982年，美国科学家T.Cech和他的同事在对“四膜虫编码rRNA前体的DNA序列含有间隔内含子序列”的研究中发现，自身剪接内含子的RNA具有催化功能，并因此获得了1989年诺贝尔化学奖。12

为了与酶（enzyme）区分，Cech将它命名为ribozyme，其中文译名“核酶”已得到大多数人的认可。因为其本质是RNA，而且不参与翻译，所以它又属于组成型非编码RNA中的一份子。核酶在非编码RNA的分类中亦被称为“催化性小RNA”。12

特点与一般的反义RNA相比，核酶具有较稳定的空间结构，不易受到RNA酶的攻击。更重要的是，核酶在切断mRNA后，又可从杂交链上解脱下来，重新结合和切割其它的mRNA分子。3

分类核酶是具有催化活性的RNA1，主要参加RNA的加工与成熟。天然核酶可分为四类：（1）异体催化剪切型，如RNaseP；（2）自体催化的剪切型，如植物类病毒、拟病毒和卫星RNA；（3）第一组内含子自我剪接型，如四膜虫大核26SrRNA；（4）第二组内含子自我剪接型。利用反义技术研制的药物称反义药物。反义药物作用于产生蛋白的基因，因此可广泛应用于多种疾病的治疗，如传染病、炎症、心血管疾病及肿瘤等。与传统药物比较反义药物更具选择性及效率，因此也更高效低毒。基于上述特点反义药物已成为药物研究和开发的热点。而且反义技术还可以应用于生物科学的基础研究。

作用随着对核酶的深入研究，已经认识到核酶在遗传病，肿瘤和病毒性疾病上的潜力。

比如，对于艾滋病毒HIV的转录信息来源于RNA而非DNA，核酶能够在特定位点切断RNA，使得它失去活性。如果一个能专一识别HIV的RNA的核酶存在于被病毒感染的细胞内，那么它就能建立抵抗入侵的第一防线。甚至，HIV确实进入到了细胞并进行了复制，RNA也可以在病毒生活史的不同阶段切断HIV的RNA而不影响自身的RNA。又如，白血病是造血系统的恶性肿瘤,目前尚缺少有效的治疗方法。核酶的发现，尤其是锤头状核酶，为白血病的基因治疗带来了新的希望。近些年，在国外的一些国家已经在小白鼠体内得到较好的效果。 核酶是在对多种植物病毒卫星RNA及类病毒RNA的自我剪接研究中 发现的，数量较少，常见于rRNA的内含子。

核酶的具体作用主要有：

1. 核苷酸转移作用。

2. 水解反应，即磷酸二酯酶作用。

3. 磷酸转移反应，类似磷酸转移酶作用。

4. 脱磷酸作用，即酸性磷酸酶作用。

5. RNA内切反应，即RNA限制性内切酶作用。核酸内切酶可以催化水解多核苷酸内部的磷酸二酯键。有些核酸内切酶仅水解5′磷酸二酯键，把磷酸基团留在3′位置上，称为5′-内切酶；而有些仅水解3′-磷酸二酯键，把磷酸基团留在5′位置上，称为3′-内切酶。能专一性地识别并水解双链DNA上的特异核苷酸顺序，称为限制性核酸内切酶（restriction endonuclease，简称限制酶）。当外源DNA侵入细菌后，限制性内切酶可将其水解切成片段，从而限制了外源DNA在细菌细胞内的表达，而细菌本身的DNA由于在该特异核苷酸顺序处被甲基化酶修饰，不被水解，从而得到保护。限制性核酸内切酶可被分成三种类型。Ⅰ型和Ⅲ型限制酶水解DNA需要消耗ATP，全酶中的部分亚基有通过在特殊碱基上补加甲基基团对DNA进行化学修饰的活性。Ⅱ型限制酶水解DNA不需要ATP也不以甲基化或其它方式修饰DNA，能在所识别的特殊核苷酸顺序内或附近切割DNA。因此，被广泛用于DNA分子克隆和序列测定。

人工合成随着对核酶进一步研究，人们还人工合成了一些具有催化活性的DNA。

目前，并没有发现有天然存在的催化性DNA。2

本词条内容贡献者为:

李丽霞 - 博士 - 西北农林科技大学