第八章-核酶和抗体酶.ppt

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退出 Enzyme Engineering 酶工程2021/4/91 第八章 核酶和抗体酶第一节 核酶 第二节 脱氧核酶 第三节 抗体酶 2021/4/92 第一节 核酶一、 核酶的发现 二、 核酶的种类 三、 核酶的应用现状2021/4/93 1982年美国T. Cech等人发现四膜虫的rRNA前体能在完全没有蛋白质的情况下进行自我加工,发现RNA有催化活性 Thomas Cech University of Colorado at Boulder, USA 一、核酶的发现2021/4/94 2021/4/95 1983年美国S.Altman等研究RNaseP(由20%蛋白质和80%的RNA组成),发现RNaseP中的RNA可催化E. coli tRNA的前体加工 Sidney Altman Yale University New Haven, CT, USA 一、核酶的发现2021/4/96 2021/4/97 Cech和Altman各自独立地发现了RNA的催化活性,并命名这一类酶为ribozyme(核酶),2人共同获1989年诺贝尔化学奖1.Cell, vol 31, 147~157, 1982 2.Sci. Amer., Vol 255, 64~75, 1986 2021/4/98 二、 核酶的种类 剪接型核酶剪切型核酶根据催化反应锤头核酶I型内含子II型内含子发夹核酶丁型肝炎病毒(HDV)核酶RNaseP2021/4/99 1、剪接型核酶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(Intron)Ⅰ型内含子:均与四膜虫的核rRNA前体的内含子结构相似,催化自我剪接需鸟苷(或5′鸟苷酸)和Mg2+ (Mn2+)参与Ⅱ型内含子:结构与四膜虫的不同,而与细胞核mRNA前体中的内含子相似。它催化自我剪接反应不需要鸟苷或鸟苷酸参与,但仍需Mg2+2021/4/910 2、剪切型核酶只剪不接 (1) 自身催化剪切型RNA (2) 异体催化剪切型RNA2021/4/911 (1) 自身催化剪切型RNA 剪切机制 类型 锤头型 发夹结构 HDV RNA2021/4/912 核糖核酸酶P(RNaseP)。是核糖核蛋白体复合物,能剪切所有tRNA前体的5’端,除去多余的序列,形成3’-OH 和 5’-磷酸末端 由M1RNA和蛋白质亚基组成 体外: M1RNA具催化作用 蛋白质作为辅助因子 体内: M1RNA和蛋白质对酶活性都是必需的 M1RNA 5’端完整结构对维持催化活性是必需的。反应需Mg 2+参与(2) 异体催化剪切型RNA2021/4/913 三、 核酶的应用现状1、核酶在医学上的应用 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。人工设计核酶多为锤头状结构,少部分是采用发夹状核酶 抗人类免疫缺陷病毒Ⅰ型(HIV-Ⅰ)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-Ⅰ基因表达,并率先进入临床Ⅰ期 抗肿瘤治疗 核酶能在特定位点准确有效地识别和切割肿瘤细胞的mRNA,抑制肿瘤基因的表达,达到治疗肿瘤的目的2021/4/914 三、 核酶的应用现状1、核酶在医学上的应用特点 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 免疫源性低,很少引起免疫反应 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2021/4/915 三、 核酶的应用现状2、在其他领域的应用防治动、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2021/4/916 三、 核酶的应用现状核酶技术面临的问题 核酶催化切割反应的可 逆性问题 提高催化效率 寻找合适载体将核酶高效、特异地导入靶细胞 使核酶在细胞内有调控地高效表达 增强核酶在细胞内的稳定性 对宿主的损伤问题有待进一步考察2021/4/917 第一节结束核酶的发现 核酶的种类 核酶的应用现状剪接型剪切型2021/4/918 第一节结束点击返回 2021/4/919 第二节 DNA(脱氧)核酶 一、 DNA核酶概念及其结构 二、 DNA核酶的催化特性三、 DNA核酶的反应动力学特征四、 DNA核酶的生物学意义2021/4/920 一、 DNA核酶概念及其结构概念 具有酶活性的DNA分子称为脱氧核酶(deoxy

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