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核糖核酸(RNA)是核酸的一種，因含核糖得名。20世紀(jì)有多個諾貝爾獎與RNA領(lǐng)域有關(guān)，說明RNA研究的重要性，以及國際科技界對RNA的重視。 1893年A．Kossel認(rèn)識到染色質(zhì)是由核酸和組蛋白組成的，認(rèn)為核質(zhì)與新組織的形成有關(guān)。但，當(dāng)時生物學(xué)界主導(dǎo)觀念是“生命就是蛋白質(zhì)體”，A．Kossel未能跳出束縛，沒有認(rèn)識到核質(zhì)是遺傳物質(zhì)，并于1905年改為研究細(xì)胞核中堿性蛋白質(zhì)，使核酸研究停滯幾十年。 1944年Avery、Macleod和Mccarty發(fā)表了著名的肺炎雙球菌實(shí)驗(yàn)結(jié)論：核酸(DNA)才是遺傳物質(zhì)，而不是蛋白質(zhì)。 1953年，watson與Crick共同提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)說，為分子生物學(xué)奠定基礎(chǔ)，宣示了“生命世界是蛋白質(zhì)”的破產(chǎn)。1958年，Crick提出中心法則，核心是：生命世界是DNA-蛋白質(zhì)世界。該法則統(tǒng)治生化界20余年，不斷誤導(dǎo)人們對真核生物的理解，直到2l世紀(jì)初，斷裂基因的發(fā)現(xiàn)。 20世紀(jì)50年代中期后的10年間，是RNA研究黃金時期，達(dá)到了一個高峰。 1961年Crick證明每條DNA長鏈中的堿基每三個為一組；1957年Zemecnik發(fā)現(xiàn)tRNA；1959年rRNA被分離得到；1961年法國Monod和Jacob提出mRNA的存在；1965年Hollev測出第一個核酸(酵母丙氨酸t(yī)RNA)的一級結(jié)構(gòu)；Khorana合成了遺傳密碼；Nirenberg建立了體外無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)和核糖體結(jié)合技術(shù)，并在1966年破譯遺傳密碼…… 20世紀(jì)70年代后期，RNA研究逐漸積累起各種新發(fā)現(xiàn)，直到20世紀(jì)末21世紀(jì)初，隨著一系列調(diào)控RNA的發(fā)現(xiàn)、人類基因組計劃完成、后基因組研究興起，RNA研究再次達(dá)到高峰。整個發(fā)展過程，就是不斷突破“中心法則”舊觀念的過程。 1981年，T．Cech發(fā)現(xiàn)RNA也可作為生物催化劑，命名化學(xué)本質(zhì)為RNA的催化劑為核酶。隨后，s．Altman證明體外轉(zhuǎn)錄的RNase P的RNA組分，也有催化活力。核酶的發(fā)現(xiàn)，突破了統(tǒng)治生化科學(xué)超半個世紀(jì)的信條：酶即是蛋白質(zhì)。它還有助于人們探索生命起源過程中長期爭論而無果的問題：先有蛋白質(zhì)還是先有核酸？生物高分子化合物共有三種：DNA、RNA和蛋白質(zhì)。DNA可攜帶遺傳信息但不是功能分子，它的復(fù)制需蛋白質(zhì)催化；蛋白質(zhì)是重要功能分子但不攜帶遺傳信息，它的生物合成需使用DNA所攜帶的遺傳信息；只有RNA，既可攜帶遺傳信息，又可作為功能分子，自己就可能完成自我復(fù)制。因此，生命起源過程中，可能最早出現(xiàn)的、可以自我復(fù)制的生命體，是由RNA組成的。核酶還使人們對RNA生物功能多樣性有了全新理解，開始尋找其他生物學(xué)功能。RNA不再局限于僅是將遺傳信息從DNA傳遞到蛋白質(zhì)的過程。此后近30年，RNA研究迅速發(fā)展，新發(fā)現(xiàn)突破“中心法則”藩籬，不斷與之沖突。從DNA到蛋白質(zhì)的過程，比想象復(fù)雜得多。RNA在其中所起作用，超出人們想象。 1989年，Gilbert提出“RNA世界”假說，第一次將RNA擺在生命進(jìn)化早期中心位置；Uhlembeck教授于1990年提出“20世紀(jì)90年代是RNA的10年”，此后正如教授所言，RNA新種類、新功能、作用新機(jī)制不斷被發(fā)現(xiàn)。 1999—2000年，核糖體50S大亞基晶體分析表明，催化肽鍵形成的化合物不可能是蛋白質(zhì)，只能是rRNA。核糖體是核酶。由蛋白質(zhì)組成的生物催化劑——酶，幾乎催化了所有生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)，但本身卻只能由RNA催化。RNA只是把蛋白質(zhì)生物合成以外的催化功能或者說責(zé)任交給蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)的生物合成還是置于自己控制之下。 2001—2003年，美國Science雜志分別評出當(dāng)年十大科技突破第2條、第1條、第4條是：RNA干擾以及包括siRNA和miRNA在內(nèi)的小分子調(diào)控RNA，這成了“中心法則”壓斷駱駝脊梁的最后一根稻草。真核生物體內(nèi)，一個由RNA組成的調(diào)控DNA遺傳信息網(wǎng)絡(luò)顯露出來。從古老RNA世界中走出來的自私的RNA，仍然通過各種途徑，掌控遺傳信息的管理與使用權(quán)。與其說RNA將攜帶遺傳信息的功能交給了DNA，不如說是把記錄遺傳信息的職責(zé)交給了DNA。一個隱藏在表象為“DNA-蛋白質(zhì)”世界后的、當(dāng)代RNA世界景象若隱若現(xiàn)：當(dāng)今生命世界中，RNA很可能像在古老的RNA世界中一樣，仍處于生命中心。 ——以上摘自2005年科學(xué)出版社出版、金由辛編著《核糖核酸與核糖核酸組學(xué)》第一章，有刪減。 (科技日報) |
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