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另眼相看RNA - Plans for Improving Life Sciences Education ...
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1.所有酶都是由蛋白質組成的嗎？ - 興倫信息有限公司
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What are enzymes? | Novozymes
www.novozymes.com/en/about-us/our-business/what-are.../default.aspx
已翻譯： 什麼是酵素？ |諾維信
All known enzymes are proteins and can occur in the body in very small amounts. All the same, enzymes catalyze all processes in the body, enabling organisms ...
另眼相看RNA
大約一年多前，科羅拉多大學的T. Cech博士發現原生蟲Tetrahymena的核糖體RNA（rRNA）的前驅體，在成熟過程中的剪接，不需要藉助蛋白質的酵素就可以進行（見本刊72－3月號本欄）。Cech等認為此催化作用來自於rRNA前驅體本身。這個發現帶來很大的震撼，因為在此之前，大家都以為所有的酵素都是蛋白質。實際上Tetrahymena的rRNA前驅體也不能算真正的酵素，因為它只催化本身的反應，不像真正的酵素可以催化其他分子的反應。另外，真正的酵素在反應中不會發生變化，而rRNA前驅體則在反應中自己剪裁掉413個鹽基。Cech稱之為「核酶」（ribozyme）。
儘管如此，Cech的發現使許多生物學家相信，遲早有一天會發現真正的RNA催化劑。現在這個預言成為事實了。在最近一期的「Cell」中，耶魯大學的Altman博士以及丹佛的國家猶太醫院的Pace博士兩個實驗室合作，發現細菌中的「核糖核酸酶P」（ribonuclease P）的催化作用是來自RNA，而非蛋白質。核糖核酸酶P的功能是將轉移RNA（tRNA）的前驅分子切短成為成熟的tRNA。此核酸酶的成分中，RNA占蛋白質的五倍之多。Altman與Pace等人將蛋白質成分完全除去後，RNA的部分仍可以進行催化作用；蛋白質部分則無法單獨作用。
Altman研究核糖核酸酶P已經十多年了。他的實驗室早就發現RNA是核糖核酸酶P的酶活性所不可或缺的；如果用核酸酶切斷RNA，酶的活性就消失。以物理或化學方法分解開RNA與蛋白質部分，也會破壞酶的活性；反之，將RNA與蛋白質重新組合起來，又可以恢復酶的活性。Altman建議核糖核酸酶P的催化活性是來自RNA，但是一直不為科學界所接受。直到Cech等人以無懈可擊的證據，使大家相信RNA確實可以有類似酶的活性；現在Altman與Pace的核糖核酸酶P的結果也馬上為大家所接受了。
似乎所有細胞中都有核糖核酸酶P。Altman研究的酶來自大腸桿菌，Pace研究的來自枯草桿菌（Bacillus subtilis）。他們兩個實驗室去年夏天開始合作，想試試看來自不同菌種的核糖核酸酶P可否交換其RNA或蛋白質成分，而仍舊具有活性。結果的答案是肯定的。譬如說，大腸桿菌的RNA成分與枯草桿菌的蛋白質成分結合後，仍舊可以正常地剪裁tRNA前驅體。
在合作計畫進行時，Pace的實驗室中有位Gardiner小姐偶然地發現，當鎂離子濃度提高時，不但正常反應增強，連不帶蛋白質的RNA也可以單獨產生催化活性。Altman的實驗室中另一位叫Guerrier-Takada的小姐得知此事後，也放下本來計劃好的一系列其他的實驗，集中全力研究這個有趣的現象。在最近的一期「Science」中，她與Altman發表一篇報告。他們在試管中以RNA聚合酶合成核糖核酸酶中的RNA分子之前驅體。此RNA前驅體在３'端多了36或37個核酸
 ，但是仍然可以單獨具有酶活性。此外，用此人為方法合成的RNA，不會帶有任何核糖核酸酶P的蛋白質成分，因此其酶活性顯然完全來自RNA。
來自大腸桿菌，與來自枯草桿菌的核糖核酸酶P中的RNA分子完全不相同──二者之間不互相配對。雖然如此，二者可以剪裁來自兩種菌的tRNA。鹽基序列之不同，並不表示其二次結構或三次結構也不同。核酸的二級結構主要是決定於鹽基之「配對性」（complementarity），至於配對的是AT或GC並沒什麼關係。Pace等人正在測定這兩種RNA的序列，然後推測它們的二級結構。再進一步可以在RNA分子上作各種修飾改變，而觀察其酶活性的改變。
大腸桿菌的核糖核酸酶P除了剪裁tRNA前驅體之外，還可以剪裁一種叫4.5S RNA的分子。此反應只有來自大腸桿菌的酶可以進行，來自枯草桿菌的酶就不可以；而且一定需要其蛋白質成分（可以來自此二菌中任一）。所以此催化反應顯然與tRNA前驅體之剪裁很不相同。
單股的RNA比起雙股互繞的DNA分子，要來得有彈性多了。一直到最近的發現為止，在大家的心目中，RNA似乎只是偉大的DNA的跟班。現在或許我們要用另一種新的角度來看RNA。
在RNA與蛋白質結合在一起的其他系統中，RNA所擔任的角色可能也不只是結構性的。譬如核糖體或許跟我們想的剛好相反：催化轉錄作用的實際上是rRNA，而與rRNA結合的蛋白質的功能反而只是維持其結構的完整。這個可能性存在一個未經證實、未公開的實驗結果。
最後，「RNA酶」的存在在生命的起源及演化上也有很重要、很玄妙的意義。在現代生物的遺傳及代謝功能尚未齊備之前，生命的化學是如何進行呢？DNA的複製需要蛋白質（酶），而蛋白質的合成需要DNA為藍圖。所以以前的問題是：「先有DNA還是先有蛋白質？」現在，我們知道RNA除了可以傳遞遺傳訊息，還可以具有催化功能，或許RNA是所有生命的祖宗分子？
參考資料：
1. Cell, 35：849, 1983.
2. Science, 223︰285, 1984.
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