酶的最新进展

目前对于天然酶的模拟主要从一个层次进行： ① 合成类似酶活性的简单配合物； ② 酶活性中心模拟：在天然或人工合成的化 合物中引入某些活性基团，使其具有酶的 催化能力。 ③ 整体模拟：包括微环境在内的整个酶活性 部位的化学模拟。
一、环糊精
环糊精是直链淀粉在芽孢杆菌产生的环糊 精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环 状低聚糖的总称。 它是由几个D（+）-葡萄糖残基，通过α 1,4-糖苷键连接而成，聚合度分别为6个、 7个或8个葡萄糖，依次称为α 、β 、γ -环糊 精。 把类似于酶活性基团的小分子修饰到环糊 精上，则可以使模拟酶具有对有机化合物 的催化水解、转氨基以及氧化还原等。
（2）发夹状核酶
最初在烟草斑点病毒 的卫星RNA中发现。 其具有可逆的自切割 反应活性，使滚环复 制的产物最终形成成 熟的病毒核酸。
由于改变螺旋结构中的某些核苷酸序列并不 影响核酶的催化功能，这一特性使人们可 以人工设计发夹状核酶，特异性切割目的 基因，从而达到使基因沉默的目的。 发夹状酶还具有：催化反应过程不需要金属 离子的直接参与，推测在发夹状核酶介导 的催化反应中，金属离子多行使的是稳定 结构的作用，而且pH值变动对发夹状核酶 催化反应的影响小。
1、在抗病毒方面的研究 ＨＩＶ是一种逆转录病毒，是核酶应用研究的理 想靶标。 2、针对肿瘤基因的研究 核酸用于肿瘤治疗主要机制是裂解癌细胞。 3、靶标识别 反向基因组策略。 4、其他方面的研究 核酸可作为生物传感器分子在分子水平快速和微量 分析细胞的生化状态以及RNA的结构和蛋白质分 子的状态。
四、核酶研究中的问题以及对策
已发现RNA核酶有几十种，其中的植物病 毒、拟病毒、卫星RNA均以RNA为模板， 以滚动的方式复制RNA，自我切割是其 RNA生命周期不可缺少的一环。
一、核酶的结构及催化机理
1、剪切型核酶的结构及催化机理 （1）锤头状酶 典型二级结构： 催化部分 底物部分
循环剪切过程： ① 底物和核酶结合， ② 剪切反应发生， ③ 产物释放， ④ 核酶进入下一次催化过程。
催化与它互补的两个DNA片段之间形成磷 酸二酯键连接成一个DNA分子。
三、核酶的应用和最新进展
核酶和脱氧核酶与反义药物不同，它们具 有催化活性，即一个核酸分子可裂解多个 靶RNA分子，能够避免反义ＲＮＡ在活性 浓度低时的诸多毒副作用，加之核酸不编 码蛋白质而不产生免疫原性，在应用上具 有更大的潜力。
1. 2. 3. 4. 核酶的选择 核酶的靶选择性 核酶的催化效率 核酶的稳定性
第二节 模拟酶
模拟酶又称人工合成酶，是一类利用有机化 学方法合成的比天然酶简单的非蛋白质分 子。
底物结合位点 催化位点
模拟酶的性质
具有一个良好的疏水键合区来和底物发生 相互作用；
能与底物形成静电或氢键等相互作用，并 以适当的方式相互键合； 模拟酶的结构对底物键合方向应该有立体 化学专一性。
Ⅰ型内含子所催化的典型反应是包括两步 磷酸酯键转移反应的RNA剪接反应。
另外带有I型内含子的前体ＲＮＡ在3‘剪接 位点上海特别容易发生特异性自发水解， 水解反应无需外源G的参与。
（2）Ⅱ型内含子的自我剪接
在真菌、原核生物、植物的rRNA、tRNA、 mRNA中已发现了100多种，其代表分子 式酵母线粒体细胞色素氧化酶mRNA前体。 Ⅱ型内含子结构有3部分组成：边界序列 5‘GUGCG…..YANAG,3’茎环结构以及分 支点序列组成。 剪接机制与I型内含子的剪接机制类似，不 过它无需鸟苷的辅助，但需镁离子的存在。
第一节 核酶
核酶指一类具有催化功能的核酸。 核酶的发现打破了酶是蛋白质的传统概念 早期发现的核酶都是RNA酶。 1981年美国罗拉多大学Cech等发现四膜虫 rRNA中I型内含子具有自我剪接功能， 1983年Atlman等发现单独RNA可催化 tRNA前体为成熟tRNA，具有RNase P活 性。 核酶的发现获得1989年诺贝尔奖。
（3）RNAase P核酶
由RNA和蛋白质构成的复合体。 RNA组分是真正的活性中心，其成分高度 保守。 核酸内切酶，参与所有原核tRNA初始转录 产物5‘末端的加工成熟过程。
前体tRNA在tRNA剪切酶的作用下，被切 成一定大小的tRNA 分子。
二、脱氧核酶
脱氧核酶是指具有催化功能的ＤＮＡ分子。脱氧 核酶一般的获得方法是体外选择。 先合成一个随机的多核苷酸单链DNA库，其中每 一条链的两端的序列式固定队，以此随机单链库 为模板，进行PCR扩增，而且引物的5’端还包含 有一个生物素基团，用于以后的亲和柱分离。在 一定的反应条件下使PCR扩增产物进行自我裂解， 若有切割反应发生，被切割的分子即被洗脱下来， 从而完成第一轮筛选。再经PCR进行下一轮选择， 经过多次筛选即可产生具有催化功能的分子。再 将产物克隆、测序，就可得到具有自我裂解活性 的DNA分子序列。
（3）肝炎δ 病毒核酶
肝炎δ 病毒（HDV）核酶来源于肝炎δ 病毒 的基因组RNA和反义基因组RNA。肝炎δ 病毒的基因组为单股环状负链RNA病毒， 通过滚环机制进行复制，产生的多聚体 RNA链经过自我位点特异性的切割和连接 形成子代共价闭合环状分子。
（4）VS核酶
VS核酶来源于某种 脉胞菌菌株的线粒体。
球状核酶，由5个双 螺旋组成了两部分螺 旋区。
通用的催化机理
百度文库
（二）剪接型核酶的结构及催化机理
剪接型核酶的作用机制是通过既剪又接的 方式除去内含子。 （1）I型内含子的自我剪接 L19是最早发现的I型内含子，特征： ① 拼接点序列为5'U…..G3‘ ② 中部核心结构 ③ 内部引导序列 ④ 剪接通过转酯反应进行
1、具有水解酶活性的脱氧核酶
以RNA为底物的脱氧核酶最典型的为1023DRz，包括底物结合臂和催化序列两部 分。
2、具有N-糖基化酶活性的DRz
专一性水解嘌呤碱基的N-糖苷键，促使脱 氧胞嘧啶的N-糖苷键发生水解反应，导致 DNA链在腺嘌呤位点处被切断，产生一个 脱嘌呤位点（AP位点），使该位点DNA的 遗传信息片段丢失。 3、具有连接酶活性的DRz