核酶(ribozyme)应用的理论基础.pdf

核酶(ribozyme)应用的理论基础 祁 国 荣 中〔国科学院上梅生命科学研究院生物化学与细均生物学研究所，20001) 概况 核醉师bozym好最初定义为一类具有催化活性的RNA，后来还包括各类具有催化活性的 RNA衍生物，如各种基团取代的RNA,DNA,RNA/DNA嵌合物等。总之，核酶的化学本质 与由蛋白质构成的酶完全是不同的。但是，核醉与酶具有很相似的催化特性。 核醉发现于上世纪80年代初，至今已有20年了。主要发现者和研究者美国的TCech和 S.Altman获得1989年诺贝尔化学奖.具不完全统计(从Medline查阅)，自从1983^-1984年将 具有催化活性的RNA定名为 核‘酶，以来，迄今发表文献有2700篇，其中综述约400篇， 过半数都是在1996年~2000年发表的;专利有5个，第一个专利是Cech申请到的。20世纪 90年代以来，我国也有许多关于核酶、尤其是核醉的应用研究工作。 发现 1981年~1982年Cech实验室发现四膜虫rRNA前体中的内含子(现称内含子I)具有催化 活性，它能自动切除内含子本身，并连接外显子得到成熟的rMA。这是一种催化分子内的自 我剪接(self-splicing)反应.不久证明该内含子也能催化分子间反应01993年~1994年Altman 和Pace两个实验室合作发现，一种加工醉RNaseP(由蛋白质和RNA组成的复合物，催化切除 tRNA前体的5端冗长序列，故也叫七RNA5’一成熟醉)中的刚八(绝对不含蛋白质)，在特定条 件下，具有与RNaseP全动相同的催化活性，即单独RNaseP-RNA能使tRNA的5端成熟。1995 年~1996年澳大利亚Symons实验室在研究拟病毒等的复制机制时发现，通过滚环复制生成复 制单体是自动进行的，因为它们具有能催化自我剪切(self-cleavage)的 锤‘头结构’。 分类 有不同的分类方式.如按上述发现分类，可分为:自我剪接(内含子)核醉、自我剪切核 醉和蛋白质/RNA复合物核酶。大概已分离到的或人工制造的核醉，都可以归入这三大类中。 如按与6大类醉相对比分类，除 氧‘化还原醉，外，对应于其它5大类魏的核醉都己在自然 界找到或试管中得到。已知大部分核幼催化水解反应，可称之为 水‘解核醉’.这类核醉的底 物大都是RNA，即RNA作用于RNA. 应用 目前。核酶应用的理论基础是核酶的专一的 剪‘切活性’和 剪‘接活性’。利用其专一破 坏RNA尤其是.RNA的特性。以阻断有害基因表达和病毒RNA复制，达到治疗疾病的目的。从 核酶的剪接活性人们也己设计出方案以修复变异RNA. (1)核峰or切活性 利用核酶定点剪切RNA分子的特性，设计核酶进行抗病毒、抗肿 瘤和针对某些疾病的研究，取得了不少进展.这类核酶有:锤头状核酶、发夹状核酶、HDV 核酶、RNaseP-RNA核酶、RNmeP本身等等。 有害niRNA,病毒RNA: 核酶定点剪切 针对乙肝病毒MHV( )和丙肝病毒(ACV)的核醉治疗进入了预临床，而针对人免疫缺损病毒 (IHV)的核酶治疗正在进行I期!n期临床试验.除了HBV,HCV和HIV外，核醉抗病毒研究 的对象还有:A型流感病毒、人乳头状摘病毒(HPV)、白血病病毒(HTLV和BLV),昆虫核多 角体病橄即V)等等.理论上所有病毒，即人病毒和DNA病毒，都能设计核醉进行抑制实验。 有大t用核醉抑制肿瘤的报道。在了解某种肿瘤发病的分子机制的墓础上，可针对性设 计核醉进行抗肿瘤研究，如;慢性骨妞型白血病(抗BCRIABL融合mRNA核醉、抗AMLI/MTG8 核酪)，抗维甲酸早幼较细胞白血病(抗PMVRAR。核酶)，前列腺癌(抗bcl-2核醉)，肺疮(抗 突变p53mRNA核醉、抗突变kras核醉、抗血管内皮生长因子VEGF核酶、抗转谷氨酸肢醉 2核醉)，腆癌(抗突变 找‘”核醉)，雌滋素受体阳性的乳腺疮(抗ErbB-4核酶)，神经胶质瘤(抗 蛋白滋醉Ca或血管内皮生长因子核醛)。人的成胶质细胞瘤(抗肝细胞生长因子/Ic-met核醉)， 卵巢瘤(抗~ 核醉)，等.针对端粒魏-a)te( 设计的核酶，可抑制多种肿瘤，如黑素瘤、 子宫内腆启等。用核醉阻断多药抗性蓦因(MDR)*达，从而可减弱肿瘤(如白血病树化疗药物 的抗药性。