核酶（核酶，ribozyme）能够完成合成新RNA分子所需的基本反应，加州大学研究人员最近确立了核酶的三维结构，为探索生命起源过程中首个具有自我进化能力的分子提供了参考。
当今所有生命形式中，DNA和RNA分子的合成是由蛋白酶完成的，而编码这些蛋白酶的指令又包含在DNA和RNA中，这种类似先有蛋还是先有鸡的过程，向生命起源理论提出了挑战。
“谁先出现的呢，核酸还是蛋白？这个问题先前被看作是一个极难处理的矛盾，但随着核酶的发现，现在可以想象一个生命起源以前的‘RNA世界’，那里自我复制的酶执行两种功能，”UC Santa Cruz化学和生化副教授William Scott说。
Scott 与博士后研究员Michael Robertson确立功能（将两个RNA亚基组合在一起）与RNA聚合酶相似的酶的结构。研究结果刊登于3月16日《Science》。
“一种RNA依赖的RNA聚合酶核酶是整个RNA世界假说的基础，” Robertson说，“有了它，就可以产生能够自我复制的RNA，某些拷贝中的突变或者错误会产生达尔文自然选择所强调的变异，并且该分子将进化为更大更好的核酶。这些是该结构如此迷人的原因。”
Robertson和Scott所研究的这种核酶并非完全自我复制，但具有将两个RNA亚基键合起来的“连接酶”的功能。在德克萨斯大学生化学家Andrew Ellington的实验室完成研究生论文时，Robertson通过一种试管演变实验得到了这种连接酶核酶。以随机合成的RNA分子的混合物为起始点，选择目的特征，研究人员能够从中得到RNA酶。在Ellington实验室，Robertson得到连接酶核酶（L1连接酶），并确定了功能部分和非关键部分。
到加州大学 Santa Cruz后，Robertson开始尝试制造核酶的晶体，以便利用X射线结晶学确定结构。使RNA分子结晶非常困难，通过摸索各种条件和更换这种核酶的形式，Robertson和Scott终于利用X射线结晶学，确立了该核酶的三维结构。
该核酶有三个从中心发射出的茎干。发生连接反应的活性位点位于其中一个茎干上。结构图显示，分子的另一茎干的一部分折叠在连接位点之上，形成一个发生反应的口袋。一个镁离子结合在一个茎上，落在口袋里，在反应中发挥重要作用。这种结构提示这种人工选择的核糖体的反应机制与天然酶的相似。
Robertson 说L1连接酶利用的过渡状态稳定性机制（transition-state stabilization）和酸碱催化作用，似乎与天然核酶和蛋白酶所利用的相似。”
部分英文原文：
Science 16 March 2007:
Vol. 315. no. 5818, pp. 1549 - 1553
DOI: 10.1126/science.1136231
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The Structural Basis of Ribozyme-Catalyzed RNA Assembly
Michael P. Robertson and William G. Scott*
Life originated, according to the RNA World hypothesis, from self-replicating ribozymes that catalyzed ligation of RNA fragments. We have solved the 2.6 angstrom crystal structure of a ligase ribozyme that catalyzes regiospecific formation of a 5' to 3' phosphodiester bond between the 5'-triphosphate and the 3'-hydroxyl termini of two RNA fragments. Invariant residues form tertiary contacts that stabilize a flexible stem of the ribozyme at the ligation site, where an essential magnesium ion coordinates three phosphates. The structure of the active site permits us to suggest how transition-state stabilization and a general base may catalyze the ligation reaction required for prebiotic RNA assembly.
The Center for the Molecular Biology of RNA and Department of Chemistry and Biochemistry, Robert L. Sinsheimer Laboratories, University of California, Santa Cruz, Santa Cruz, CA 95064, USA.
* To whom correspondence should be addressed. E-mail: wgscott@chemistry.ucsc.edu
