24、分子机器人在医学领域的应用：RNA/RNP系统的前沿探索

分子机器人在医学领域的应用：RNA/RNP系统的前沿探索

1. 引言

近年来，人工RNA/RNP（RNA - 蛋白质复合物）系统在细胞功能调控方面展现出巨大潜力，其相关技术如RNA纳米技术平台、生物模块化设计和合成生物电路等，有望成为控制细胞和构建分子机器人的关键组件。下面我们将深入探讨这些系统在基因调控、生物分子时空调节、基因编辑以及诱导多能干细胞研究等方面的应用。

2. 合成RNA开关用于基因调控

2.1 基因表达与调控

细胞功能和命运由基因表达调控，包括基因转录为mRNA以及mRNA翻译为蛋白质的过程。人工控制基因表达可实现对细胞的外源调控，合成生物学家已开发多种人工基因调控系统，但大多基于DNA和转录因子，主要调控转录过程。而mRNA的翻译过程在人工调控方面的应用相对较少。

2.2 翻译调控机制

• 核糖开关（Riboswitches） ：由折叠的RNA结构域组成，通过与特定代谢物结合改变结构来控制基因表达。
• 微小RNA（miRNAs） ：约20个核苷酸长的非编码RNA，与靶mRNA的互补序列结合，诱导mRNA降解和翻译抑制。

2.3 人工RNA开关类型

• 蛋白质响应性mRNA OFF开关 ：合成RNA，其翻译可被特定蛋白质抑制。例如，将k - turn RNA基序插入靶mRNA开放阅读框上游，与L7Ae蛋白相互作用可阻止核糖体启动翻译。
• 蛋白质