核糖体RNA与核糖体生物发生

核糖体RNA是核糖体的结构和催化核心，核糖体是将信使RNA翻译成蛋白质的机器。rRNA远非被动支架，它形成了连接氨基酸的催化中心，使核糖体成为一种核酶。构建核糖体——核糖体生物发生——需要转录、加工、修饰和折叠rRNA，并将其与数十种蛋白质组装。

Definition

核糖体RNA是核糖体的RNA组分，它既提供了核糖体的结构框架，也提供了其肽酰转移酶的催化活性；核糖体生物发生是rRNA与核糖体蛋白质协调的转录、加工、修饰和组装，以形成功能性亚基的过程。

Scope

本主题涵盖了rRNA作为核糖体核心的作用、它提供的催化（肽酰转移酶）活性，以及核糖体生物发生的途径：rRNA的转录、加工和修饰，以及小亚基和大亚基的组装，其中大部分在核仁中进行。本内容为参考教育性质，不提供临床指导。

Core questions

• 为什么核糖体被认为是核酶而不是蛋白质酶？
• 核糖体RNA是如何转录、加工和修饰的？
• 小核糖体亚基和大核糖体亚基是如何由rRNA和蛋白质组装的？
• 核糖体生产如何与细胞生长协调？

Key concepts

• 作为催化核心的核糖体RNA
• 肽酰转移酶中心
• 小核糖体亚基和大核糖体亚基
• rRNA转录和加工
• rRNA化学修饰
• 核仁作为组装位点
• 核糖体生物发生与细胞生长

Key theories

核糖体是一种核酶

大核糖体亚基的高分辨率结构显示，肽酰转移酶中心由RNA组成，催化位点没有蛋白质，这确立了rRNA本身催化肽键形成。

Mechanisms

大多数核糖体RNA以长前体形式转录，该前体在许多位置被切割、修剪和化学修饰，然后折叠并与核糖体蛋白质组装成小亚基和大亚基，这一过程主要在核仁内进行，并由众多辅助因子和小核仁RNA协助。大亚基的原子结构显示，形成肽键的活性位点是由rRNA而非蛋白质构建的，因此核糖体是一种核酶，其催化核心是RNA本身。这两个亚基随后在翻译过程中协同作用，rRNA协调tRNA的定位和催化。rRNA前体可以包含自剪接内含子，这为RNA可以执行自身加工化学反应提供了早期证据。

Clinical relevance

核糖体生物发生缺陷是导致一组疾病（核糖体病）的基础，核仁和rRNA合成与细胞增殖和癌症相关研究，rRNA是抗生素的主要靶点。本条目将这些生物学知识作为教育背景介绍，不作为个体诊断或治疗的依据。

History

核糖体的机制曾长期争论是蛋白质催化还是RNA催化，直到大亚基的原子分辨率结构显示肽酰转移酶中心仅由RNA组成，没有蛋白质参与催化，才最终确定了核糖体的机制，证实了rRNA是催化剂。这建立在早期对催化性RNA的认识之上，并重新定义了核糖体生物发生为构建一个大型的基于RNA的酶的过程。

Key figures

• Thomas Steitz
• Ada Yonath
• Venkatraman Ramakrishnan
• Harry Noller

Seminal works

• ban-2000
• nissen-2000
• kruger-1982

Frequently asked questions

为什么核糖体被称为核酶？

因为它的催化中心，即形成肽键的地方，是由核糖体RNA而不是蛋白质组成的，所以RNA本身催化了反应。

核糖体在细胞的哪里组装？

大部分核糖体生物发生——rRNA转录、加工以及与蛋白质的早期组装——发生在核仁中，然后亚基被输出到细胞质。