第1章 引论 1
1.1核酸酶发展简史 1
1.2核酸酶催化的反应类型和分类 2
1.2.1天然核酶催化的反应类型和分类 2
1.2.2工程核酶催化的反应类型和分类 4
1.2.3脱氧核酶催化的反应类型和分类 6
1.3“生物催化功能流”假说 7
1.3.1核酶的“核心地位” 7
1.3.2生物催化进化的模型 8
1.3.3生物催化功能可能传递 9
主要参考文献 10
第2章 核酸酶的结构原理和催化基础 14
2.1引言 14
2.2核酸酶的基本构件 14
2.2.1含氮碱基及碱基配对 14
2.2.2糖环的折叠 14
2.2.3磷酸基团 15
2.2.4核苷和核苷酸的构象 16
2.3核酸酶结构的多样性 18
2.3.1核酸酶的结构元件 18
2.3.2三向接合结构 19
2.3.3鸟嘌呤四联体结构 19
2.3.4假结结构 21
2.4核酸酶的催化机制 23
2.4.1质子转移 23
2.4.2核酸酶催化中质子转移 25
2.4.3金属离子作为核酸酶催化的重要辅因子 27
主要参考文献 30
第3章 自身剪切类核酶 32
3.1引言 32
3.2锤头核酶 32
3.2.1最小锤头核酶 32
3.2.2全长锤头核酶的二级结构和三级结构 33
3.2.3锤头核酶的分裂机制 34
3.2.4哺乳动物mRNA中断续的锤头核酶 36
3.3发夹核酶 37
3.3.1自然界的发夹核酶 37
3.3.2发夹核酶的结构 37
3.3.3发夹核酶的活性部位和催化机制 38
3.4 VS核酶 40
3.4.1 VS核酶 40
3.4.2 VS核酶的结构 40
3.4.3 VS核酶底物的结构 42
3.4.4 VS核酶的活性部位和催化机制 42
3.4.5发夹核酶和VS核酶之间的相似性 42
3.5 HDV核酶 43
3.5.1 HDV生物学简介 43
3.5.2 HDV核酶的结构 44
3.5.3 HDV核酶的活性部位和催化模型 45
3.6 glmS核酶 47
3.6.1适体与核开关 47
3.6.2 glmS核酶的生物化学特性 48
3.6.3 glmS核酶的结构 50
3.6.4 glmS核酶自身分裂机制 50
3.6.5结束语 52
3.7 CPEB3核酶 52
3.7.1真核生物存在自身分裂核酶 52
3.7.2自身分裂核酶的体外选择 52
3.7.3 CPEB3核酶的结构 53
3.7.4 CPEB3核酶的催化机制 54
3.7.5 CPEB3核酶可能的生物学作用 54
3.7.6结束语 55
主要参考文献 55
第4章 自身剪接类核酶 57
4.1引言 57
4.1.1内含子 57
4.1.2内含子核酶 58
4.2 Ⅰ类内含子 59
4.2.1 Ⅰ类内含子的分布 59
4.2.2 Ⅰ类内含子的二级结构 59
4.2.3 Ⅰ类内含子的三级结构 60
4.2.4 Ⅰ类内含子的自身剪接 62
4.2.5 Ⅰ类内含子折叠机制 64
4.2.6 Ⅰ类内含子的进化 67
4.3 Ⅱ类内含子 67
4.3.1 Ⅱ类内含子的生物学意义 67
4.3.2 Ⅱ类内含子的结构 68
4.3.3 Ⅱ类内含子的活性部位 72
4.3.4 Ⅱ类内含子催化的反应和化学机制 74
4.3.5 Ⅱ类内含子的折叠机制 76
4.3.6 Ⅱ类内含子的进化关系 77
4.4类-Ⅰ类内含子——GIR1核酶 77
4.4.1 GIR核酶 77
4.4.2 GIR1核酶的生物化学表征 78
4.4.3 GIR1核酶的二级结构和三级结构 80
4.4.4结论 82
4.5 RNA复制酶的探索 83
4.5.1自动催化组装途径 83
4.5.2交叉催化途径 84
4.5.3体外进化途径 85
4.5.4搜索天然复制酶核酶 86
4.6结束语 87
主要参考文献 87
第5章 RNP类核酶 89
5.1引言 89
5.1.1 RNP核酶 89
5.1.2 RNP蛋白质酶 90
5.1.3 RNP酶 91
5.2 RNase P 91
5.2.1 RNase P的特性 91
5.2.2 RNase P RNA的化学 91
5.2.3 RNase P RNA的二级结构 93
5.2.4细菌RNase P RNA的晶体结构 93
5.2.5底物识别的决定因素 96
5.2.6 RNase MRP RNA 96
5.2.7结束语 98
5.3剪接体核酶 98
5.3.1剪接体的组成 98
5.3.2剪接体RNA催化的证据 98
5.3.3剪接体的活性部位 100
5.3.4结束语 102
5.4核糖体核酶 102
5.4.1核糖体在蛋白质合成中的作用 102
5.4.2核糖体肽酰基转移酶的活性部位 103
5.4.3肽键形成的机制 107
5.4.4结束语 108
主要参考文献 108
第6章 脱氧核酶 110
6.1引言 110
6.1.1 DNA作为酶的潜能 110
6.1.2 DNA酶的体外选择 110
6.1.3 DNA酶催化功能的改进 112
6.1.4 DNA“催化作用” 113
6.1.5 DNA酶的结构和催化机制 114
6.2分裂RNA的脱氧核酶 114
6.2.1 DNA催化RNA的分裂 114
6.2.2 8-17脱氧核酶 115
6.2.3 10-23脱氧核酶 117
6.2.4分裂RNA“二分”脱氧核酶 119
6.2.5分裂RNA的DH2脱氧核酶 119
6.2.6分裂RNA的脱氧核酶活性的调节 119
6.3分裂DNA的脱氧核酶 120
6.3.1自身分裂脱氧核酶的体外选择 120
6.3.2 Ⅱ类脱氧核酶的最小结构域 121
6.3.3 Ⅱ类脱氧核酶分裂DNA的产物和分裂机制 122
6.3.4自身分裂N-糖基化脱氧核酶 123
6.4连接RNA的脱氧核酶 124
6.4.1连接成线性RNA的脱氧核酶 124
6.4.2连接成分支RNA的脱氧核酶 126
6.4.3连接成套环RNA的脱氧核酶 127
6.5连接DNA的脱氧核酶 127
6.5.1具有连接酶活性的DNA金属酶 127
6.5.2自身连接的脱氧核酶 128
6.6催化其他底物的脱氧核酶 130
6.6.1自身磷酸化脱氧核酶 130
6.6.2光解酶活性的脱氧核酶 132
6.6.3小分子底物的脱氧核酶 132
6.6.4催化Diels-Alder反应的脱氧核酶 133
6.6.5 DNA酶催化氨基酸侧链反应 134
6.7结束语 135
主要参考文献 135
第7章 核酶和脱氧核酶的设计 138
7.1引言 138
7.1.1脱氧核酶催化活性调控的设计 138
7.1.2基于脱氧核酶的生物传感器的合理设计 139
7.1.3基于脱氧核酶的分子逻辑门的设计与构建 144
7.2环状核酶的设计 144
7.3环状脱氧核酶的设计 145
7.4环状核酶-脱氧核酶组合酶的设计 147
7.5核酶与脱氧核酶转换的设计 149
7.6双功能别构脱氧核酶的设计 152
7.7结束语 154
主要参考文献 155
第8章 核酶编码核肽酶和蛋白质酶 157
8.1引言 157
8.2核酶编码核肽酶 158
8.3 Ⅰ类内含子编码内切核酸酶 161
8.4 Ⅱ类内含子编码反转录酶 165
8.5 Ⅰ类内含子和Ⅱ类内含子编码成熟酶 168
8.6结束语 170
主要参考文献 170
第9章 核酶与脱氧核酶的应用 172
9.1引言 172
9.2核酶是基因失活的工具 172
9.2.1分裂特定靶向mRNA核酶的设计 172
9.2.2核酶进入细胞的途径 173
9.2.3核酶介导的基因失活 173
9.3核酶在抗病毒方面的应用 174
9.3.1抗艾滋病病毒 175
9.3.2抗肝炎病毒 177
9.3.3抗其他病毒 177
9.4脱氧核酶在抗病毒方面的应用 178
9.5核酶和脱氧核酶在肿瘤治疗研究中的应用 179
9.5.1脱氧核酶在癌症临床治疗研究中的应用 179
9.5.2核酶抗乳腺癌细胞的研究 180
9.5.3核酶对癌细胞生长和癌变的抑制作用 181
9.6核酶调控糖代谢 182
9.7结束语 183
主要参考文献 183