《Non-coding RNA Research》：Noncoding RNAs are indispensable architects and regulators of biomolecular condensates
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本综述系统阐述了非编码RNA（ncRNA）作为关键支架和活性调控因子，在驱动和调控生物分子液-液相分离（LLPS）形成无膜细胞器（如核仁、应激颗粒等）中的核心作用，涵盖了其在生理功能、癌症、神经退行性疾病等病理过程中的机制，并展望了靶向ncRNA-LLPS的 therapeutic 前景。
1. LLPS和ncRNAs概述
液-液相分离（LLPS）是一种生物物理过程，大分子通过多价弱相互作用从细胞质或核质中分相，形成动态、液体状的无膜细胞器。这些凝聚物，如核仁、应激颗粒、P小体和核斑，通过富集特定蛋白质和核酸来实现生化反应的空间组织。近年来研究发现，非编码RNA（ncRNAs）并非凝聚物的被动组分，而是主动调控其组装、组成和材料性质的关键因素。
ncRNAs种类多样，包括长链非编码RNA（lncRNA）、微RNA（miRNA）、PIWI相互作用RNA（piRNA）和环状RNA（circRNA）等。lncRNA（如NEAT1）常作为分子支架，招募多个RNA结合蛋白（RBP）以成核或稳定凝聚物。miRNA通过引导RNA诱导沉默复合体（RISC）促进基因沉默机器的相分离。circRNA因其共价闭合的环状拓扑结构，具有更长的半衰期和呈现重复结合位点的能力，使其特别适合调控LLPS。
2. 生理性相分离细胞器中的ncRNAs
2.1. 核内凝聚物：旁斑、卡哈尔体、核斑和核仁
旁斑是由lncRNA NEAT1支架形成的核内体，招募NONO、SFPQ等RBP，通过多价相互作用形成球形核体，在细胞应激（如DNA损伤）时调控基因表达。
卡哈尔体是富含ncRNA（如scaRNA、snRNA和TERC）的动态核体，主要参与snRNP/snoRNP生物发生和端粒酶组装。
核斑是富含剪接因子和RNA（如snRNA和lncRNA MALAT1）的动态核体，MALAT1对维持核斑结构完整性至关重要，并在热激等应激下形成可逆的凝聚物（HiNoCo）以保护细胞活力。
核仁是最突出的多层LLPS驱动的核内凝聚物，负责rRNA转录加工。除rRNA外，多种由RNA聚合酶I和II转录的ncRNA（如PNCTR、PAPAS、LoNA、SLERT等）通过相分离调控核仁结构和功能，影响rDNA转录、rRNA加工和核仁结构完整性。
2.2. 胞质凝聚物：应激颗粒、P小体和生殖质
应激颗粒是在应激条件下由未翻译mRNA、RBP（如G3BP1、TIA1）和ncRNAs组成的瞬时胞质液滴。lncRNA GIRGL可诱导CAPRIN1与GLS1mRNA形成复合物促进SG组装，而circRNA CREIT、lncRNA SNHG8和tRNA衍生片段（tiRNA）则可抑制SG形成。
P小体是富含mRNA降解酶、lncRNA（如THOR）、AGO蛋白和miRNA的胞质凝聚物。circRNA ciRS-7可通过招募miR-7增强RISC簇聚，驱动其相分离，促进mRNA沉默和降解。
生殖质是生殖细胞中专有的凝聚物，富含PIWI蛋白、piRNA等组分，通过相分离调控转座子沉默和piRNA生成，维持基因组完整性。
3. 分子机制：ncRNAs如何调控相分离
ncRNAs通过多种分子机制为凝聚物形成提供必要的价态和特异性。
多价结合与支架作用：一个ncRNA分子可通过静电作用和序列特异性基序同时结合多个RBP。例如，lncRNA NORAD通过多个Pumilio反应元件结合PUM1/2蛋白；XIST通过其重复序列与PTBP1、MATR3等RBP多价结合，驱动相分离并促进X染色体失活。circRNA如circSPECC1可同时结合ATG4B和其E3连接酶RNF5，在凝聚物内支架泛化反应。
二级结构：ncRNA的二级结构（如G四链体、茎环）增加了相互作用的价态和特异性。例如，C9orf72基因中的GGGGCC重复RNA形成的G四链体可促进RBP的相分离；lncRNA SLERT通过其特定的环状结构诱导DDX21构象变化，调控核仁FC/DFC单元的相分离性质。
RNA修饰：转录后修饰如m6A可调控RNA的结构和蛋白结合能力，从而影响LLPS倾向。例如，超增强子转录的增强子RNA（eRNA）的m6A修饰可招募阅读蛋白YTHDC1形成凝聚物，富集共激活因子BRD4以增强转录。缺氧条件下，m6A去甲基酶ALKBH5对NEAT1的去甲基化可增强其稳定性，促进旁斑组装。
4. 疾病背景下的ncRNAs相分离
4.1. 癌症中的致癌和抑癌凝聚物
许多致癌ncRNA通过驱动相分离支持肿瘤进展。lncRNA ZNF252P可分别诱导HNRNPK和ILF3在核质中相分离，多水平激活原癌基因c-Myc。高表达的NEAT1通过形成旁斑帮助癌细胞在复制应激下存活并与治疗耐药相关。lncRNA SNHG9通过结合磷脂酸诱导Hippo通路激酶LATS1相分离，增强YAP致癌信号。circRNA如circASH2可通过增强YBX1相分离促进抑癌mRNA降解，而circRNF13、circCLASP2则通过相分离稳定致癌mRNA。
4.2. 神经退行性与神经系统疾病
神经退行性疾病常涉及RBP的病理性相变，并与ncRNA相关。在肌萎缩侧索硬化症（ALS）中，TDP-43可发生LLPS并转化为不可逆聚集体。lncRNA NEAT1可能通过隔离毒性蛋白起到保护作用。在C9orf72相关的神经退行性疾病中，内含子GGGGCC重复序列产生毒性RNA灶，通过G四链体螯合多种RBP，破坏核内正常组织。靶向这些重复RNA的反义寡核苷酸（ASO）显示出治疗潜力。在阿尔茨海默病（AD）等疾病中，miR-128可调控RBP TIA1影响SG组装。
5. 治疗应用
针对ncRNA在病理性LLPS中的作用，研究者正在探索多种治疗策略。反义寡核苷酸（ASO）可直接靶向致病性ncRNA（如靶向C9orf72重复RNA或MALAT1）。小分子药物（如洛匹那韦）可调控有益ncRNA（如circSPECC1）的表达，从而影响相分离过程。此外，引入工程化RNA寡核苷酸竞争性结合病理性RBP（如FUS、TDP-43）也被证明可逆转其异常相分离和纤维化。
6. 结论与展望
ncRNAs通过LLPS在细胞时空组织中扮演着分子“胶水”和支架的关键角色，赋予凝聚物特异性和可调控性。其表达、序列、结构或修饰的失调会导致功能异常的相分离组装体，参与多种疾病的发生发展。未来，结合高分辨率细胞生物学、基因组学和生物物理学的跨学科研究，将不仅深化我们对细胞组织的基本理解，也有望为靶向ncRNA-LLPS轴治疗复杂疾病开辟创新疗法。
