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核糖核酸酶是一種能夠切割形成 RNA 主鏈的每個核酸單元之間的磷酸二酯鍵的酶。單個 RNA 鏈中的磷酸二酯鍵是由一個核糖糖分子上的 3' 碳原子與連線到相鄰核苷的另一個核糖糖上的 5' 碳原子之間的連線形成的。這些酶具有重疊的功能，因為小核 RNA 作用於 mRNA，因此它們透過將 RNA 分解成更短的部分鏈來催化 RNA 降解。核糖核酸酶可以分為兩類：內切核糖核酸酶和外切核糖核酸酶。
檔案：Nucleic acid.gif 兩個鹼基為腺嘌呤和胞嘧啶的 RNA 核苷酸的圖片
內切核糖核酸酶，類似於限制性內切核酸酶，能夠識別 RNA 中的特定 RNA 核苷酸並在一個特定位點切割。這些酶能夠分解單鏈或雙鏈 RNA。
外切核糖核酸酶透過從 RNA 鏈的 5' 端或 3' 端移除末端核苷酸來切割 RNA。從 5' 端移除核苷酸的酶稱為 5'-3' 外切核糖核酸酶，而從 3' 端移除核苷酸的酶稱為 3'-5' 外切核糖核酸酶。
內切核糖核酸酶和外切核糖核酸酶都可以根據它們的化學切割機制進一步分解成核糖核酸酶的亞類，例如磷酸解和水解啟用。它們存在於所有生命王國，包括細菌、古細菌和真核生物。它們參與許多不同 RNA 種類的降解，例如信使 RNA、轉移 RNA、核糖體 RNA、微 RNA 等。
左側顯示 RNase 的水解活性，其中一個水分子攔截磷酸基團和相鄰糖的 5' -OH 基團之間的 3' 酯鍵，斷裂一個核苷酸。左側顯示 RNase 的磷酸解活性，其中一個磷酸基團攔截磷酸基團和相鄰糖的 5' -OH 基團之間的 3' 酯鍵，斷裂一個帶有兩個磷酸基團的核苷酸。
左側顯示一條被 G 帽和 poly-A 尾保護的 mRNA 鏈。Dcp1/2 蛋白識別 RNA 5' 端的 G 帽，將其去除，外切核糖核酸酶 Xrn1 出現並開始從 5' 端咀嚼 RNA 鏈。右側顯示脫腺苷化蛋白識別 poly-A 尾並開始咀嚼它。然後是外切核糖核酸酶，另一種從 3' 到 5' 方向降解 RNA 的外切核糖核酸酶。中間顯示一個內切核糖核酸酶結合到 RNA 中的特定序列並將其內部切割。
核糖核酸酶 A 的結構是在 50 年前首次結晶的。它是第一個酶，也是第三個確定其氨基酸序列的蛋白質。它是一個單鏈蛋白，包含 4 個二硫鍵。它包含 124 個氨基酸殘基和 20 種氨基酸中的 19 種，除了色氨酸。這些酶存在於牛胰腺的外分泌細胞中。它們非常堅韌，高度穩定的酶，主要歸功於它們的結構和摺疊模式。其分子式為 C575H907N171O192S12，一般結構由兩層 α 螺旋和 β 片組成，透過四個二硫鍵交聯。核糖核酸酶 A 具有鹼性性質。它特異性地攻擊嘧啶核苷酸上的 3' 磷酸。切割過程簡單地分為兩步：1）。3’，5’-磷酸二酯鍵斷裂，生成 2’，3’-環狀磷酸二酯中間體；2）。環狀磷酸二酯水解成 3’-單磷酸。
例如：pG-pG-pC-pA-pG 經核糖核酸酶 A 切割後會產生 2 個序列：pG-pG-pCp 和 A-pG。
核糖核酸酶 A 可以被鉀鹽和鈉鹽啟用，並透過在起始 RNA 切割中對 His12 或 His119 的烷基化而抑制。它利用磷酸解和水解活性來切割 RNA 鏈。
西德尼·奧爾特曼在英國劍橋分子生物學實驗室工作期間發現了核糖核酸酶 P 並將其命名，他專注於 tRNA 的功能。他提出，透過改變 tRNA 中的空間關係，無論是插入新的核苷酸還是刪除現有的核苷酸，都會影響或改變 tRNA 的功能。他用大腸桿菌進行的實驗表明，突變的 tRNA 不能發育成為完整的成熟 tRNA，而成熟的 tRNA 無法在蛋白質合成過程中發揮其傳遞氨基酸的功能。然而，這些功能失調的 tRNA 很快恢復到野生型 tRNA。透過分離 tRNA 的 DNA 到 RNA 轉錄本，奧爾特曼發現 tRNA 的 5' 和 3' 末端有一些額外的核苷酸。當這些 tRNA 被引入活體培養基時，觀察到一種酶透過切割磷酸二酯鍵來切割掉額外的核苷酸，從而暴露分子的 5' 端。這種核糖核酸酶不同於以前已知的其他核糖核酸酶，因為它在 tRNA 的 5' 端具有特異性。奧爾特曼還表明，在從多種生物體（包括人類）中提取的細胞中存在類似於核糖核酸酶 P 的活性。核糖核酸酶 P 的獨特之處在於它是核酶。雖然它切割其他 RNA，但它也切割自身，這意味著它在反應過程中自我毀滅。它是一種包含 120 個氨基酸殘基的單鏈蛋白。它們存在於許多生物體中，例如古細菌、細菌和真核生物，以及植物中的葉綠體。核糖核酸酶 P 的構成因生物體而異，但它們的功能是相同的，因為它們具有正交性質。核糖核酸酶 P 是產生功能性 tRNA 分子的關鍵組成部分。
T2 家族核糖核酸酶被認為是轉移酶型別的核糖核酸酶，根據三個特徵與核糖核酸酶 A 和核糖核酸酶 T1 蛋白家族區分開來。
- 首先，T2 核糖核酸酶分佈更均勻，存在於細菌、植物、原生動物、動物甚至病毒中，而核糖核酸酶 T1 酶僅存在於細菌和真菌生物體中，核糖核酸酶 A 家族酶在動物中高度存在。
- 其次，許多 T2 核糖核酸酶的最佳活性 pH 值介於 4 到 5 之間。相比之下，RNaseT1 和 RNaseA 家族在鹼性（pH 7-8）或弱酸性（pH ~7）條件下具有最佳活性。
- 第三，T2 核糖核酸酶不區分它們的切割位點。T2 家族通常切割所有四種鹼基，而 RNaseA 和 RNaseT1 家族傾向於分別對嘧啶鹼基或鳥嘌呤鹼基具有特異性。
T2 核糖核酸酶的生物學作用各不相同。這些核糖核酸內切酶在各個生物界中普遍存在，並且已被證明除了其水解 RNA 的能力外，在不同的生物體中執行各種功能。一些生物學作用的例子包括核酸的清除、自身 RNA 的降解、宿主免疫反應的調節以及作為細胞細胞毒素。
T2 核糖核酸酶是轉移酶型別的核糖核酸酶，透過 2',3'-環磷酸中間體催化 ssRNA（單鏈 RNA）的裂解。此催化反應的結果是具有 3' 磷酸基團的單核苷酸或寡核苷酸。通常，這些核糖核酸酶從細胞或細胞內的特定特殊位置（如液泡）分泌，這可能證明了它們在細胞內活性調節方式的重要性。這種核糖核酸酶家族具有特定結構和機制，這是從 X 射線晶體學中得知的。同樣，晶體學已經定義了特定位置，例如具有 5' 末端的位點的特定結合位點，稱為 B1，以及具有 3' 末端的位點的 B2，以及由 α 和 β 結構組成的核心。此外，T2 核糖核酸酶的催化作用從一個到三個組氨酸殘基開始。需要注意的是，這些殘基的改變或突變會導致核糖核酸酶失活。這種催化的兩個主要步驟是轉磷酸化和水解。目前正在針對這些特定核糖核酸酶進行以下方面的進一步研究
- 發現來自該家族的核糖核酸酶如何獨立於催化作用發揮功能
- 突變分析以確定核酸酶非依賴性功能所需的區域
- 這些核糖核酸酶如何進入細胞以揭示蛋白質如何穿過膜，而許多東西卻不能
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