核酶 (2).ppt

第十组 核酶 核酶 定义 发现 特点 分类 结构 应用 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 切赫 ThomasRobertCech 阿尔特曼 SidneyAhman 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 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 先有核酸 先有蛋白质 VS 化学本质是RNA 底物 RNA 肽键 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 核酶作用的特点 三 核酶 ribozyme 的分类 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 2 剪切型核酶 这类RNA进行自身催化的反应是只切不接 特点 在Mg2 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 剪切机制 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 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 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 锤头二级结构编号 7位核苷酸 17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 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 1 剪接型核酶 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去内含子 1 I类内含子2 II类内含子 3 剪接型核酶分类 p 3 HO G p 3 p P G OH p P G 3 HO 类内含子的剪接机制 Mg2 或Mn2 GMP GDP GTP 外显子 内含子或居间序列 Interveningsequence IVS 5 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 2 HO A p p A p 3 OH p P A HO3 类内含子的剪接机制 Mg2 套环的形成 5 3 外显子连接 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 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Mg2 Mn2 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 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 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 型 HIV 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 基因表达 并在 期临床实验中受到良好效果 2 在医学领域中的应用 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 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 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 蓝 N Lan 等对镰形细胞贫血突变的 珠蛋白mRNA SRNA 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 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 5 在农业等其他领域的应用 七 核酶技术面临的问题 1 核酶催化切割反应的可