RNA领域一直卡着一根“硬骨头”：能不能把一个RNA的出现，直接变成另一个功能RNA的输出？
现在的方案很多：荧光适配体、CRISPR、RNAi……但大多有两类硬伤：要么离不开蛋白，要么只能“看见”，不能“干活”。
所以现实是：RNA经常只是“输入”，很少真正站上台面当“执行者”。
Lim等人在《Nature Communications》的这篇研究给出一条直路：做一个“全由RNA构成”的可编程自切割核糖酶平台。触发条件很干脆——遇到指定RNA，立刻自切割，把中间那段功能RNA“放出来”，完成真正的“信号→功能”转导。
作者将这一平台命名为UNBAR（UNlocked By Activating RNA），其设计理念和实验验证共同指向一个重要结论：RNA本身可以同时承担“感知、处理和输出”三重角色。
UNBAR核心思想：一条RNA完成信号感知、转导与放大
UNBAR并不是在已有RNA传感器基础上的小修小补，而是一种从结构层面重新思考RNA功能组织方式的尝试。该系统完全编码于一条长度约200–300nt 的RNA分子中，整体由三个功能上相互独立但结构上高度耦合的模块组成：
感知模块：专门识别目标RNA
催化核心：负责自切割
载荷区：位于两个切割位点之间、可自由设计
在默认状态下，UNBAR是“锁死”的：构象自抑制，催化核心站不起来，背景切割几乎没有。
但一旦目标RNA和感知模块互补配对，构象立刻重排，催化核心被解锁，随后在两个预设位点自切割，把中间的功能RNA精准释放。
值得强调的是，信号放大通过两种机制实现：
一条触发RNA可以反复激活多条UNBAR，每激活一次就释放一个功能RNA。数据上，在触发RNA量固定时，提高核糖酶浓度，释放量可做到最高 7.4 倍放大。
激活后的UNBAR还具备反式切割：依赖自身催化活性（loop B要能用），它能去切另一个还没被触发的UNBAR，直接做成级联放大。
图 1
从串联核糖酶到单链双切割：一个意外但关键的结构突破
UNBAR的设计起点来源于经典的hairpin ribozyme。作者最初尝试通过串联两个核糖酶结构，在RNA触发下实现双位点切割，以释放中间RNA产物。
然而，在系统性突变和结构优化过程中，他们观察到一个出乎意料的现象：即便只保留一个催化loop B，该核糖酶仍然能够在两个空间上分离的切割位点完成自切割。
这一发现直接打破了人们对hairpin ribozyme催化机制的传统认知。通过对关键碱基（如两个loop A中各自的G8）进行定点突变，作者进一步证实：近端切割位点依赖近端loop A与loop B的对接，远端切割位点依赖远端loop A与loop B的新型对接事件，而非通过“滑移”或非特异性构象变化完成切割。这意味着，UNBAR实际上是首个被证实能够在单一RNA链上完成双位点切割的核糖酶体系。
这一突破性发现使得UNBAR的设计变得极度模块化。系统被固定为一个包含单催化核心和双切割位点的通用“骨架”。在此基础上，传感域（识别触发RNA的序列）和输出域（被释放的功能RNA）可以像乐高积木一样被独立设计和更换，无需重新设计或优化催化核心。这种“即插即用”的特性，为快速构建针对不同生物标志物和不同功能输出的核糖酶库提供了强大支撑。
图2
为了实现低背景、高响应的RNA触发特性，作者重点优化了连接感知模块与催化核心的 “通信模块”，即hairpin ribozyme中的helix 4（H4）。通过系统比较不同长度和序列组成的H4变体，他们鉴定出两个最优3 bp短螺旋序列（5’-ACG/CGU-3’ 和 5’-ACG/CGA-3’），其可在无触发RNA时通过与催化核心关键碱基（A38、C25）形成非生产性配对阻止活性构象形成，而在触发RNA结合后释放这些关键碱基，迅速稳定催化结构。
结合二级结构预测、构象聚类分析以及分子动力学模拟，作者进一步揭示了其分子机制：在无触发条件下，感知臂与催化核心关键碱基形成非生产性配对，使核糖酶陷入“自抑制”构象；而触发RNA的高亲和力结合会释放这些关键碱基，显著降低构象多样性，从而提高切割效率。这一设计原则解释了 UNBAR 为何能够同时具备极低的背景切割和极高的信号开启幅度。
从“感知”到“执行”：UNBAR作为RNA信号转导器的意义
基于上述结构与机制基础，UNBAR展现出单核苷酸分辨率的高特异性。实验表明，针对SARS-CoV-2 E基因设计的核糖酶，当触发RNA在第4位（从5‘端计）发生单碱基错配时，切割产物释放量下降约90%。这种精准区分能力，确保了其在复杂生物样本中检测的可靠性。
更重要的是，UNBAR将RNA检测与RNA功能输出直接耦合。无论是释放荧光适配体实现一步式RNA检测，还是释放sgRNA在斑马鱼胚胎和人类细胞中调控CRISPR-Cas9基因编辑（需优化适配细胞内离子环境，如通过U39C突变适配低Mg²⁺条件，或补充精胺增强切割效率），这一平台都证明了RNA可以作为完整的信息处理单元，而不仅是调控网络中的被动节点。
这项工作提出的UNBAR平台，代表了一种新的RNA工程范式：RNA不再只是被读取或被调控的对象，而是可以被设计为能够感知环境、做出结构决策并输出功能结果的分子系统。它为RNA分子诊断、条件性基因编辑以及合成生物学中的RNA逻辑回路提供了一个高度模块化、可扩展且概念清晰的技术框架，其真正潜力，有待在未来更复杂的生物体系中进一步释放。
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