作者 | 周亦川
來源 | 搜狐健康
昨日，微博上一位教師指出，高考全國卷1理綜單選題8題出錯了！
讓我們來看一下這道題：C、D選項不用說是正確的。A選項中果糖是一種單糖，是標準答案，但B選項中“酶是一類具有高選擇催化性能的蛋白質”，按照我們經常接受考試規律來看，相當於說“酶是一類蛋白質”——如果能找出一種酶不是蛋白質，那麼這個表述就是錯誤的。不幸的是，正確的表述是“絕大多數酶是蛋白質，極少數酶是RNA”。
那麼問題來了，這個RNA酶是什麼？
RNA酶又被稱為核糖酶、核酶，在核酶被發現之前，酶被定義為具有催化作用的蛋白質，是唯一已知的生物催化劑。1967年，由Carl Woese, Francis Crick, and Leslie Orgel率先提出了RNA可以起到催化劑的作用， 1982年發表在《細胞》雜誌上的一篇論文中，Kelly Kruger提出了“核酶”這一概念。1989年，Thomas R. Cech and Sidney Altman因“發現RNA的催化性質”而獲得了諾貝爾化學獎。
在生物學上有一個牢固的信念，即催化作用是專屬於蛋白質的，然而，RNA催化的想法部分是由於關於生命起源的老問題所推動：推動細胞合成的酶所含有的信息是從哪裡來的，也就是先有雞還是先有蛋？“核糖核酸是一種催化劑”的概念規避了這個問題，即RNA本質上可以是雞和蛋。
20世紀80年代，博爾德科羅拉多大學的Thomas R. Cech研究了嗜熱四膜蟲核糖體RNA基因內含子的切除。在試圖純化負責剪接反應的酶時，他發現內含子可以在沒有添加任何細胞提取物的情況下被剪接出來。儘管他們盡了最大努力，Cech和他的同事仍無法確定與剪接反應相關的任何蛋白質。
經過大量工作，Cech提出RNA內含子序列部分可以斷裂和改造磷酸二酯鍵。大約在同一時間，耶魯大學教授Sidney Altman正在研究tRNA分子在細胞中的加工方式，他和他的同事分離出一種叫做RNase - P的酶，負責將前體tRNA轉化為活性tRNA。令人驚訝的是，他們發現RNase - P除了蛋白質外，還含有RNA，這是活性酶的重要組成部分。這是一個非常陌生的想法，以至於他們很難公佈他們的發現。接下來的一年，Altman證明了RNA可以起到催化劑的作用，表明RNase - P RNA亞單位可以在沒有任何蛋白質成分的情況下催化前體tRNA切割成活性tRNA。
自從Cech和Altman的發現以來，其他研究人員已經發現了自裂解RNA或催化RNA分子的其他例子。許多核酶要麼有髮夾狀的活性中心，要麼有錘頭狀的活性中心，還有獨特的二級結構，使它們能夠以特定的序列切割其他RNA分子，現在可以製造特異性切割任何RNA分子的核酶。這些RNA催化劑可能具有藥物應用。例如，核酶被設計成切割HIV的RNA。如果這種核酶是由細胞製造的，所有進入的病毒顆粒的RNA基因組將被核酶切割，這將防止感染。
儘管大多數核酶在細胞中非常罕見，但它們的作用有時對生命至關重要。例如，核糖體的功能部分，即把RNA翻譯成蛋白質的分子機制，基本上是核酶。RNA也可以作為遺傳分子，在過去，細胞使用RNA作為遺傳物質和結構及催化分子，而不是像現在這樣在DNA和蛋白質之間劃分這些功能；這一假說被稱為生命起源的“RNA世界假說”。
今天，許多科學家認為核酶是蛋白質進化之前存在的古代世界的殘餘物。據認為，RNA在蛋白質進化和接管這些催化功能之前，用於催化切割、複製和RNA分子連接等功能，它們可以以更有效和通用的方式發揮作用。
核酶可充當可以定製特定RNA序列的分子，充當生物傳感器，並在基因研究和功能基因組學等領域提供有用的工具。一種已被發現的圓形核酶細胞病毒體鏈，它們可能對植物產生毀滅性的影響。病毒體根據自身的基因組和催化特性複製自己，使它們能夠自我分裂，並通過增殖和使用植物自身所需的遺傳物質，將片段發送到植物的定居區和危害區。研究人員現在已經在這些病毒體中發現了一個能夠自我分裂的位點。這種結構切割非常特異的RNA序列以釋放活的RNA子鏈。現在，已經合成了長度只有19個核苷酸的錘頭，作為高度特異的催化劑。類似的核酶也正在製造中，可以用來分解RNA病毒和RNA。
總結一下：
1. 絕大多數的酶是蛋白質。
3. “絕大多數的酶都是具有高催化性能的蛋白質”表述嚴謹，但不適合作為選擇題的選項。
資料來源
https://en.wikipedia.org/wiki/Ribozyme
https://www.news-medical.net/life-sciences/What-are-Ribozymes.aspx
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