核酶

4、核酶抗肝炎病毒的研究 目前人们已进行了核酶抗甲型肝炎病毒（HAV)、乙型 肝炎病毒（ HBV）、丙型肝炎病毒（ HCV）以及HDV作 用的研究

5、抗人类免疫缺陷病毒Ⅰ型（HIV-Ⅰ)核酶 1998年，美国加利福尼亚大学Wong-Staal等利用 发夹核酶抑制HIV-Ⅰ基因表达，并在Ⅰ期临床实验中受到 良好效果。
蓝（N.
Lan）等对镰形细胞贫血突变的β珠蛋白
mRNA（βS RNA）进行了修复 。
4 核酶技术在化妆品方面应用



随着反义核酶技术的发展和成熟，已逐渐应用于抗某些人体寄生虫病 的研究。 采用反义技术开发新的生物医学美容产品，使生物医学美容从生理上 完成人体的延缓衰老、抗皱、去痘、美白与健康， 已经成为高科技化妆品研究的一个热点



化学本质是RNA； 底物：RNA、肽键、ā-葡聚糖分支酶 反应特异性(专一性），依据碱基配对； 催化效率低 是一种金属依赖酶
三、核酶（ribozyme）的分类
锤头核酶 发夹核酶 剪切型核酶 丁型肝炎病毒（HDV)核酶
根据催化反应 剪接型核酶
RNaseP I内含子
II内含子
2.剪切型核酶

2 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。
核酶的应用
3 抗肿瘤治疗
核酶是天然的具有催化能力的RNA分 子，能特异性地催化RNA剪接。 针 对某些病原或肿瘤的基因设计特异性 核酶，并将其导入细胞以阻断或降低 这些基因在细胞内的表达，最终可达 到抑制病原增殖、肿瘤扩散的目的。


3、抗生素对活性的影响：大多数为抑制效应；
4、变形剂对活性的影响 5、温度对活性的影响：在65℃范围内随温度升高而增 加，37 ℃时均有适宜的活性。


核酶的应用
一 抗病治疗
二 RNA的治疗 三 核酶在医学上的应用 四 化妆品方面的应用 五 其他
一 抗病治疗

1 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。
1、I类内含子 2、II类内含子
p 5‘
3’ HO-G
GMP,GDP,GTP
Ⅰ
p Mg 2+或Mn 2+
第一次转酯 基反应中 是通过一 个外部的 鸟嘌呤核 苷作为一 个亲核体
P-G 3’ OH
p
类 内 含 子 的 剪 接 机 制
p
P-G
3‘ HO
外显子
内含子或居间序列 （Intervening sequence,IVS)
价金属离子参与。
单金属离子催化
双金属离子催化
锤头结构的 五种类型
R示酶，S示底物，箭头示剪切位点
1.剪接型核酶
（1）定义
指RNA分子被磷酸二酯酶水解切割后，伴随着形成新的 磷酸二酯键，即磷酸二酯键的转移反应或称转酯反应。

（2）作用机制

剪接型核酶的作用机制是通过既剪有接的方式除在医学领域中的应用
1. 通过识别特定位点而抑制目标基因的表达，抑制效率高， 专一性强。 2. 免疫源性低，很少引起免疫反应。 3. 针对锤头核酶而言，催化结构域小，既可作为转基因表 达产物，也可以直接以人工合成的寡核苷酸形式在体内转运。
3、RNA治疗——RNA的修复
利用核酶的剪接能力，可引入新的基因功能或修复 已有的基因缺陷。
2‘
p 5‘
HO-A
Ⅱ
p
3‘

套环的形成
Mg 2+
3’
OH
p-A
p
第一次转 酯基反应 中利用一 个位于内 含子中的 腺苷酸残 基作为亲 核体
类 内 含 子 的 剪 接 机 制
外显子连接 p
P-A
HO 3’
影响核酶活性的因素

1、pH值对活性的影响：pH7.0-7.5时核酶活性最高； 2、二价金属阳离子对活性的影响：如Mg 2+ Mn 2+；
三个双螺旋区 13个核苷酸残基保守
序列
剪切反应在右上方 GUX序列的3‘端自动 发生
锤头二级结构编号
17位核苷酸
17位（ X ）的核苷酸残
基多数是C,不能是U,G. 7位核苷酸残基的置换 不会对酶活性产生很大 影响
7位核苷酸
锤头型核酶对切割位点的识别位点 遵守NUH规则（N代表任意核苷酸，
H代表A,U或C）。催化过程需要二
切赫 (Thomas Robert Cech)
阿尔特曼 (SidneyAhman)
核酶发现的意义：

1.它突破了“酶是蛋白质”的传统概念。
现代的酶定义：酶由生物体内活细胞产生的、具有催化功
能的生物大分子。
2.对科学家们普遍感兴趣的生命的起源这一问题 有了新的认识，对生物前化学有重要贡献。
核酶作用的特点
定义 应用 发现
核酶
结构 分类 特点
核酶的定义

核酶（ribozyme）泛指一类具有催化功能的RNA分子 。一般是指无需蛋白质参与或不与蛋白质结合，就具 有催化功能的RNA分子。

核酶的发现对于所有酶都是蛋白质的传统观念提出了 挑战。1989年，核酶的发现者T.Cech和S.Ahman被
授予诺贝尔化学奖。
这类核酶的作用是只剪不接，催化自身RNA或不同的 RNA分子，切下特异的核苷酸序列。

剪切机制
这类RNA进行自身 催化的反应是只切不接。
特点：在 Mg 2+ 或其他二
价金属离子存在下，在 特定的位点，自我剪切，
产生5‘-OH 和2’，3‘-环
磷酸二酯末端。
核酶自身剪切反应
锤头型核酶的二级结构 和空间立体结构示意图
5、在农业等其他领域的应用
防治动、植物 病毒侵害：马铃薯纺锤形块茎类病毒负 链的多价核酶构建，马铃薯卷叶病毒复制酶基因负链的突 变核酶的克隆等。
七、核酶技术面临的问题
1、核酶催化切割反应的可逆性问题 2、提高催化效率 3、寻找合适载体将核酶高效、特异地导入靶细胞 4、使核酶在细胞内有调控地高效表达 5、增强核酶在细胞内的稳定性 6、对宿主的损伤问题有待进一步考察