空无一物的试管自发下剪:托马斯·切赫发现核酶与 I 类内含子自身剪接
1982 年 11月1日 · 嗜热四膜虫 rDNA 前体、一磷酸鸟苷(GTP / GMP)反应液与变性聚丙烯酰胺凝胶电泳槽
你知道吗?
当信使学会了亲自挥刀执裁,生命史前纪元的单打独斗便有了最硬核的注脚。
“酶必然是具有三维催化活性中心的蛋白质”是20世纪生化教科书开宗明义的绝对教条。1981年科罗拉多大学博尔德分校的托马斯·切赫正在试图寻找催化嗜热四膜虫26S核糖体前体RNA内含子剪接的特异性蛋白质。实验人员提取了细胞核提取物,并逐步将其细分为各个层析组分,试图纯化出那把神秘的“蛋白剪刀”。
为了寻找对照基线,切赫团队设计了一个近乎强迫症的阴性对照:他们用去垢剂和酚反复抽提RNA前体三次,再用蛋白酶K在65°C残酷水解,甚至加入SDS强力变性,以确保没有任何活着的蛋白质残存。接着,他们在无菌微量离心管中仅仅加入了极其纯净的无核酸酶水、镁离子以及微量一磷酸鸟苷。
然而,当把产物点入变性聚丙烯酰胺凝胶通电分离后,胶片上清晰地弹出了精准切除的414个核苷酸内含子带!实验重复了上百次,无论用多严苛的蛋白变性手段,剪接反应都毫发无损地自发进行。RNA分子不仅是信息的信使,它本身就能折叠出催化口袋实施磷酸二酯键转移。
切赫就此打开了“核酶(Ribozyme)”的新世界,为生命起源的“RNA世界假说”奠定了物理基石。