Yu-Kai Cheng, Hsing-Hui Chu, Ning-Jun Yang, and Yei-Chen Lai
JACS Au 2025, 5, 5, 2172–2185

國立中興大學 化學系 賴奕丞助理教授

RNA不只是遺傳資訊的載體，也可能具備催化功能，這是「RNA世界」假說的核心概念之一。我們研究一類特殊的功能性RNA分子，自胺醯化核酶(self-aminoacylating ribozymes)，進而進一步探討RNA在早期生命化學反應中可能扮演的角色。

本研究聚焦兩種核酶：S-1A.1-a與S-2.1-a，分析它們在不同離子環境下，局部與整體結構變化如何影響催化活性。我們引入一種對溶液極性高度敏感的4-cyanotryptophan作為螢光探針，用以標定催化位點並追蹤螢光波長與強度的變化，從而觀察局部構型動態。同時也利用凝膠電泳分析整體RNA構型的改變。

研究發現，RNA酵素的催化關鍵不僅在於整體摺疊，而更仰賴催化位點的局部結構穩定性。以S-1A.1-a為例，在低溫條件下，即使只有低濃度鎂離子也可驅動局部構型進入活化狀態；高溫時則需更高鎂離子濃度才能達到相同效果。雖然鈣離子會促進RNA整體摺疊，但若局部催化位點未達穩定，仍難以產生活性，顯示局部結構調節才是反應發生的關鍵。相較之下，S-2.1-a顯示出更大的結構彈性與離子適應性，在鎂或鈣離子環境下皆能維持穩定催化，展現與S-1A.1-a截然不同的催化策略。

本研究成果的關鍵螢光探針分子由已畢業的楊甯鈞同學建立合成步驟，後續化學光譜與生化實驗由博士生鄭育凱與大學部專題生初幸惠共同完成。這項研究不僅深入揭示RNA酵素的催化機制，也為探索生命起源與RNA功能演化提供全新視角。