核酶及RNA催化——Ribozymes and RNA Catalysis
作 者：David M. J. Lilley, Fritz Eckstein, Stephen Neidle, Simon Campbell, Marius Clore, Sam Butcher, Thomas R. Cech, Philip C. Bevilacqua, Ronald R. Breaker, Anna Marie Pyle
出版社：Royal Society of Chemistry
ISBN：978-0-85404-253-1
索书号：Q522/R486c/2008/Y
藏书地点：武大外教中心
核酶（ribozyme）泛指一类具有催化功能的RNA分子。一般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。核酶在生物界中执行着非常重要的生物功能，如核糖体RNA（rRNA）和RNase P分别可以合成氨基酸和加工tRNA的前体。迄今为止，已证实自然发生的核酶种类有14类，包括：GroupⅠ，GroupⅡ，RNase P，Hammerhead，Hairpin，HDV，Neurospora VS，GIRI ，ribosomal RNA，glms，Twister，Twister Sister，Hatchet，Pistol。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。根据一级序列的大小不同, 核酶可以被分成小核酶和大核酶。小核酶包括锤头核酶、发卡核酶、VS (varkud satellite)核酶以及HDV(hepatitis delta virus)核酶, 它们的序列长度都在200 个核苷酸以下。RNase P,Ⅰ型内含子，Ⅱ型内含子以及核糖体属于大核酶，它们的序列长度从几百到几千核苷酸不等。根据其催化的反应的不同, 核酶可以被分成4 类: 核苷水解核酶(nucleolytic ribozyme), 它们催化的是位点特异性的切割反应; Ⅰ型内含子和Ⅱ型内含子催化的都是两步连续的转酯反应, 可以被归为一类; RNase P 在加工tRNA 成熟时使用的是一个水解反应; 催化肽转移反应的核糖体是最后一类。
酶在自然界中广泛存在。小核酶主要存在于病毒、类病毒和微卫星的RNA 基因组中, 加工滚环复制获得的中间产物到基因组长度。Ⅰ型和Ⅱ型内含子在低等真核生物和植物的细胞器基因组中富集存在, 它们的准确剪接对其宿主基因所编码的RNA 的成熟至关重要。目前为止, 发现两类核酶在三界生物中普遍存在, 起看家功能。一类是负责加工tRNA 成熟的核糖核酸酶RNase P(ribonuclease P), 它由蛋白质和RNA 共同组成，但其催化功能由RNA 组分独立完成, 因此称为RNase P 核酶。另一类，即负责多肽合成的核糖体RNA。
（1）锤头核酶。锤头核酶是一类具有自我切割活性的RNA，广泛存在于植物类病毒和寄生虫中，在滚环复制中催化特定的磷酸二酯键异构化反应。锤头核酶由1 个保守的核心和3 个组装成“锤头”形状的颈区组成。锤头核酶是第一个得到原子水平分辨率结构的核酶。
（2）发卡核酶。发卡核酶与锤头核酶类似，也是在植物病毒卫星RNA 中发现的，它可以催化一个可逆的自我切割反应来加工滚环复制的产物。发卡核酶由4 个形成四向连接的茎区组成。
（3）VS 核酶。VS 核酶在Neurospora 线粒体中非常丰富，在加工复制中间体中起作用。VS 核酶长度约为150 nt，由6 个茎区组成。
（4）HDV 核酶。HDV 是乙肝病毒(HBV)的一个卫星病毒，它具有一个长约1700 个碱基的环形单链RNA 基因组，其中70%是自身互补的。
（5）RNase P。RNase P是一个由单个RNA 与一个或多个蛋白构成的复合体. 复合体中的RNA 组分是其催化亚基。与其他核酶相比, RNase P 有一些独特的性质。首先，RNase P 核酶是以反式方式作用的，并可以催化多轮反应。此外，与其他核酶只能切割自身所在的RNA 不同，RNase P 可以加工多种底物。
（6）Ⅰ型内含子。Ⅰ型内含子是一类可以催化自我剪切和外显子连接的RNA 分子，在自然界中广泛分布：从基因上来讲，它们侵入的基因包括mRNA，tRNA 和rRNA 等；从所处的细胞器来讲，它们存在于细胞核、线粒体和叶绿体中；从所处的物种来说，其广泛存在于从原核到真核的多种生物中。
（7）Ⅱ 型内含子。Ⅱ 型内含子是另一类大核酶，序列长度在400~1000 个核苷酸之间。它可以在没有蛋白质帮助的条件下完成自身从前体RNA 中的切割和外显子的连接。Ⅱ型内含子的另一个独特之处在于，它可以以DNA 为底物进行切割。Ⅱ型内含子主要存在于细胞器基因组中，在细菌基因组中也有发现。
由于核酶具有切割RNA的功能，可以利用它们来切割目标RNA，降低基因的表达。目前，核酶已经应用于许多疾病包括艾滋病、肝炎、肿瘤和生殖道系统感染等的基因治疗研究中。
《核酶及RNA催化》一书是于2007年由Royal Society of Chemistry出版，作者是David M. J. Lilley, Fritz Eckstein, Stephen Neidle, Simon Campbell, Marius Clore, Sam Butcher, Thomas R. Cech, Philip C. Bevilacqua, Ronald R. Breaker, Anna Marie Pyle。
《核酶及RNA催化》一书的主要焦点涉及化学机制，尽管RNA催化在细胞中的重要性已经发表过广泛的评论，但其起源仍然知之甚少并且经常引起争议。本书向读者概述了RNA催化在细胞功能的许多方面的重要作用，包括RNA加工和翻译等内容。
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总之，《核酶及RNA催化》作为一本全面介绍核酶及RNA催化化学机制的专业图书，为相关人员提供了宝贵的参考资料，是一本值得为想要涉足该领域的人员推荐的专业书籍。
本书目录
1、核酶和RNA催化的引入
2、核酶催化中的质子转移
3、寻找Hammerhead核酶的活动位点
4、Hammerhead核酶的晶体结构及催化活性
5、Hairpin核酶和Varkud卫星核酶
6、HDV核酶的催化机理
7、哺乳动物自切割核酶
8、glmS核糖酶的结构和作用
9、核糖核酸酶P的结构分析
10、Ⅰ型内含子：活性位点结构的生化特征和晶体学特征
11、Ⅱ型内含子：剪接、基因组改变和进化的催化剂
12、GIR1分支核酶
13、剪接体是核酶吗?
14、肽基转移酶机制:核糖体作为一种核酶
15、Ⅰ型核酶的折叠机制