核酶

术语“核酶”用于指可以充当酶的 RNA。 核酶主要存在于选定的病毒、细菌、植物细胞器和低等真核生物中。 核酶于 1982 年首次被发现，当时 Tom Cech 的实验室观察到 I 组内含子充当酶。 随后不久，Sid Altman 的实验室发现了另一种核酶 Ribonulcease P。 切赫和奥尔特曼因在核酶方面的工作而获得 1989 年诺贝尔化学奖。

根据核酶的大小，核酶可分为两类：大核酶和小核酶。 大核酶的大小可以从几百个到几千个核苷酸不等。 I 型和 II 型内含子以及细菌核糖核酸酶 P 是大核酶。 小核酶的长度为 30 至 150 个核苷酸。 它们存在于许多致病植物病毒和人类病原体丁型肝炎病毒（HDV）中。 锤头核酶、发夹核酶、HDV 和 Varkud 卫星核酶是小核酶的常见类型。 大多数大型核酶的活性需要金属离子，尤其是 Mg2+，但大多数小型核酶不需要金属离子。 glmS mRNA 中的 glmS 核酶是一种独特的 a-核酶，因为当葡萄糖胺 6-磷酸以高浓度存在时，它也充当核糖开关。

大多数天然存在的核酶会催化自身裂解，破坏其自身 RNA 中存在的磷酸二酯键。 与典型的蛋白酶不同，大多数核酶进行单周转反应，因为在自我裂解后，它们不再具有活性。 然而，两种核酶——核糖核酸酶 P 和 50S 核糖体亚基中的 23S RNA 执行不同的反应。 细菌核糖核酸酶 P 是一种 RNA-蛋白复合物，具有核酸内切酶活性并需要 Mg2+ 离子。 其 RNA 成分作用于未成熟 tRNA 的 5' 末端，产生成熟的 5' 末端。 核糖体中存在的 23S RNA 与所有其他已知的天然核酶不同，因为它不是磷酰基转移反应，而是在翻译过程中进行肽键形成反应。

由于RNA可以作为遗传信息和酶的载体，因此推测过去可能存在一个“RNA世界”，RNA在早期生命形式的发育中发挥了重要作用。 然而，随着复杂生命形式的进化，具有二十个氨基酸的蛋白可能开始充当酶并接管核酶进行的许多反应。 这一理论得到了体外开发的人工核酶的支持，该核酶可以进行多种反应，如酰胺键形成、糖苷键形成、碳碳键形成和氧化还原反应。