摘要：生物催化在各类生物体的运作机制中扮演着无可替代的角色，这一过程传统上被认为主要由蛋白质酶所驱动。然而，自剪接内含子剪接RNA核酶的突破性发现颠覆了这一认知，揭示了核酸同样具备催化能力，且其效率可与蛋白酶相媲美。自此以后，各类具有不同催化功能的核酸被相继发现（图

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*本文首发于“纳米酶 Nanozymes”公众号，2024年12月13日江苏。

生物催化在各类生物体的运作机制中扮演着无可替代的角色，这一过程传统上被认为主要由蛋白质酶所驱动。然而，自剪接内含子剪接RNA核酶的突破性发现颠覆了这一认知，揭示了核酸同样具备催化能力，且其效率可与蛋白酶相媲美。自此以后，各类具有不同催化功能的核酸被相继发现（图1）。

图1 FNAzymes 的关键发现过程

最近，中国农业大学许文涛教授团队在ACS catalysis期刊上发表了题为"Functional Nucleic Acid Enzymes: Nucleic Acid-Based Catalytic Factories"的综述。该文章开创性地引入了功能核酸酶（FNAzymes）这一新概念，指的是具备独特结构特征和催化能力的核酸或其复合物。随后，文章依据FNAzymes的构成，将其细分为四大类：核酶（ribozyme）、脱氧核酶（DNAzyme）、经过修饰的FNAzyme以及功能核酸纳米酶（FNA nanozyme）。文中不仅深入阐述了各类FNAzymes的催化特性、结构构造及催化作用机制，还全面回顾了FNAzymes在生物传感技术、生物成像技术及生物治疗等多个领域的应用实例。最后，文章对功能核酸酶的未来发展趋势及其广阔的应用前景进行了展望（图2）。

图2 FNAzymes的分类与应用

尽管 FNAzymes 取得了巨大成就，但其进一步发展仍然存在一些限制。在这里，作者提出了该领域的几个挑战和研究方向：

(1) 催化性能的优化：探索如何进一步提升FNAzymes的催化效率与选择性，以满足更广泛的应用需求。

(2) 新型 FNAzymes 的发掘：通过创新方法不断发现具有独特催化功能的新型FNAzymes，拓宽其应用范围。

(3) 催化机理的深入剖析：加强对FNAzymes催化过程的分子机制与动力学研究，为精准设计与调控提供理论基础。

(4) FNAzymes 的理性设计：基于结构与功能关系，发展高效、精准的FNAzymes设计方法，实现催化性能的定制化优化。

(5) FNAzymes 的工业化应用探索：推动FNAzymes从实验室研究向工业生产领域的转化，建立相关的大规模生产和质量控制体系，实现在生物医药、环境监测、合成生物学等领域的实际应用。

论文通讯作者为中国农业大学营养与健康系教授许文涛，第一作者为中国农业大学营养与健康系博士杨敏。

来源：小郑说科学