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内容介绍

核酸酶学不仅是核酸科学的重要组成部分，而且是酶学的一个独特分支。《核酸酶学：基础与应用》是国内首部全面、系统介绍核酸酶学的基础、应用及发展趋势的专著。内容涵盖核酸酶的结构原理和催化基础、自身剪切类核酶、自身剪接类核酶、RNP类核酶、脱氧核酶、核酶和脱氧核酶的设计、核酶编码核肽酶和蛋白质酶以及核酶与脱氧核酶的应用等。 《核酸酶学：基础与应用》可供从事生命科学研究与教学的人员参考，也可用作生命科学专业高年级本科生及研究生的教材和参考用书。

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精彩书摘

“核酶”概念发展的源头，应该首推Crick。他在1968年首先提出RNA既携带遗传信息，又具有催化活性的假设。1981年，Cech等发现四膜虫的前体rRNA可以在没有蛋白质存在的情况下自身催化切除内含子，完成加工过程。1983年，A1tman等在研究细菌RNaseP（ribonucleaseP）时发现，该酶中的RNA分子单独完成前体tRNA加工。基于Cech和Altman的创造性工作，1989年两人共同获得了诺贝尔化学奖。随后加入核酶目录的有11类内含子、锤头核酶（hammerheadribozyme）和发夹核酶（hair-pinribozyme）等。 1981年前，人们认为蛋白质是细胞中唯一的大分子催化剂。核酶的发现是酶学一次伟大的变革，不仅丰富和发展了酶的概念，而且为“RNA世界”假说提供了前提，这对于地球上生命如何出现具有重要意义。1986年，Gilbert提出了“RNA世界”的假说。该假说指出，在生命起源早期，生命世界是由RNA组成的RNA分子具有双重功能，既像DNA一样携带遗传信息，又像蛋白质一样催化各种化学反应，包括自身的复制反应。同年，MulliS发明了聚合酶链反应（PCR）。科学家用PCR技术可以在实验室迅速扩增DNA分子。20世纪90年代初，PCR技术成功地用于体外进化。一些实验室应用体外选择／筛选／进化获得各种催化反应的核酶，包括在生命起源和进化过程中有重要意义的核酶，如RNA连接酶、tRNA合成酶和转肽酶等。上述工作表明任何一门学科的诞生都离不开思想和技术的背景。2000年前后核糖体被证明是一种核酶，它在所有细胞的蛋白质生物合成过程中起核心作用。核开关核酶等调节细菌和真核生物基因的表达，前体mRNA的剪接是剪接体催化。

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

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