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核糖核酸結構
原圖鏈接

核糖核酸英語Ribonucleic acid,縮寫:RNA)由多個核苷酸(由核糖、含氮鹼基和磷酸基組成)以共價串連而成的一種核酸。通常以單股的型態存在,在細胞蛋白質合成及基因調控上發揮功能。某些病毒以此種物質為基因體。[1]

  • DNA、RNA和蛋白質是生物體最重要的三種分子。幾十年來,生物學家認定細胞裡最活躍的是DNA和蛋白質,RNA主要提供支援。
  • 20世紀末的一連串發現顯示,數種類型的RNA在細胞裡發揮活躍的調控作用,決定了要製造哪些蛋白質以及產量,甚至能完全抑制多種基因的活性。
  • 20世紀末的新發現,讓科學家開創了實驗性的RNA治療,用來對抗細菌、病毒、癌症和許多慢性疾病,比起目前可供使用的藥物更有效、也更精準。[2]

目錄

生命的構造

核糖核酸是生命的構造,核酸的一種,因分子含有五碳糖的核糖而得名,由核糖核甘酸亞單元單鏈以磷酸二脂鍵的連接,形成一種多樣化的線形高分子多聚化合物,含有尿嘧啶(uracil, U)、鳥嘌呤(guanine, G)、胞嘧啶(cytosine, C)、腺嘌呤(adenine, A)四種鹼基。能與DNA鹼基序列互補,是生物體重要的遺傳物質,存在於所有細胞的細胞質細胞核中,也存在於大多數已知的植物病毒和部分動物病毒以及一些噬菌體中。某些病毒和噬菌體的感染力和遺傳訊息即是由核糖核酸所決定的。[3]

核糖核酸(RNA)就像脫氧核糖核酸(DNA)一樣含有遺傳訊息,但它的化學性質比脫氧核糖核酸不穩定,在細胞質的動盪環境裡往往會被酵素分解。

1950和1960年代,生物學家認為核糖核酸(RNA)就像灰姑娘,負責運送訊息、協調物資和維持細胞的清潔,這樣的觀念已經定型幾十年了。

20世紀末的一連串發現揭露了新的核糖核酸(RNA)類型,它們完全不是不起眼的女傭,相反地,這些核糖核酸(RNA)分子調控脫氧核糖核酸(DNA)和蛋白質行為的程度令人驚歎,它們能讓特定分子的活性增加或減少。藉由操控核糖核酸(RNA),科學家有可能發展出癌症傳染病和許多慢性疾病的新療法。

近10年來,研究人員競相應用這個新發現。探索的步伐加快了,已經有數十家新創企業投資,有幾個具有潛力的療法正在醞釀。

在新創企業裡,2013年底成立的愛迪塔斯醫藥公司獲得4300萬美元的創業投資,該公司集中精力發展最熱門的嶄新核糖核酸(RNA)技術,稱為CRISPR「群聚且有規律間隔的短回文重複序列」(clustered regularly interspaced short palindromic repeats)。另一家早先於2002年成立的阿尼藍製藥公司,在今年1月獲得七億美元的投資,其中包含研發RNA藥物以治療破壞性血液疾病、肝臟疾病和免疫疾病。

蛋白質的角色是賦予細胞立體結構,讓細胞能執行許多工作,是皮膚保持青春的泉源、也讓心臟持續跳動。蛋白質會根據環境因子啟動或關閉脫氧核糖核酸(DNA)活性、決定細胞如何運用醣類以及調節腦神經元傳遞訊息的能力。目前絕大多數藥物(包括阿斯匹靈和樂復得)的作用機制,都是透過操控蛋白質,無論是阻斷它們的功能或改變含量。

雖然大多數藥物是影響蛋白質,但並不表示研究人員能開發出所有目標蛋白質的藥物。

新型核糖核酸(RNA)藥物正是設計用來克服這種障礙,不過直到最近,科學家才更為了解它們的作用方式。正如生物學家早就知道的,核糖核酸(RNA)是多才多藝的中間分子,能把DNA指令轉錄成互補序列(例如讓每個G都配上C),接著把密碼轉譯成立體的蛋白質。此類信使核糖核酸(mRNA)在細胞核製造,被運送到細胞質後,核糖體和轉移核糖核酸(tRNA)會合作讀取這些訊息,並把胺基酸連接為蛋白質長鏈。[2]

種類

依功能和性質的不同,核糖核酸主要分為三種,

微核糖核酸(miRNA)

1993年首次發現微核糖核酸(miRNA),奠定了之後RNA突破表現的基礎。這些非典型的核糖核酸(RNA)短鏈會附著到mRNA上,阻止核糖體製造蛋白質。細胞顯然使用miRNA協調眾多蛋白質的製造計畫,尤其是在生物體早期發育階段。五年後,研究人員有一項突破性的進展:他們證實不同RNA短鏈分子是經由切割mRNA,有效阻止基因轉譯為蛋白質。

RNA短鏈分子能破壞mRNA的現象稱為「核糖核酸干擾」(RNA interference, RNAi),而這種RNA分子則命名為「小分子干擾核糖核酸」(small interfering RNA, siRNA)。同時,許多其他研究領域的科學家意識到,可以往上一層到製造蛋白質的RNA層級,來對付無藥可治的蛋白質。

迄今,美國政府的臨床試驗資料庫已登錄了200多筆miRNA或siRNA的實驗研究,涵蓋診斷或治療多種疾病,包括自閉症皮膚癌。其中最有潛力的是治療伊波拉病毒,這是極其致命的病原體,恐怖主義專家擔心它可能會成為生化武器;另外則是治療C型肝炎,世界各地總共約有1500萬人長期感染C型肝炎,C型肝炎也是肝癌的主因。 [2]

參考資料

  1. 核糖核酸 (中文). 
  2. 2.0 2.1 2.2 RNA未來醫療新勢力. 科學人雜誌 (中文). 
  3. 3.0 3.1 核糖核酸RNA(ribonucleic acid). 屏東海洋生物博物館 (中文).