综述：揭示驱动合成凝聚体的RNA语法规则

　　本综述系统阐述了RNA通过模块化自组装与多价相互作用驱动相分离的分子机制，重点分析了合成RNA凝聚体在区室化、靶向选择性、动态切换及空间调控方面的独特性质，并展望其在生物传感（biosensing）、反应控制、药物递送（drug delivery）及人工细胞研究领域的应用前景。

　　

Highlights

在没有蛋白质或多聚阳离子辅助的情况下，RNA可通过序列特异性多价相互作用（sequence-specific multivalent interactions）作为支架驱动相分离（phase separation）和渗透聚合（percolation）。

RNA凝聚体可由单一RNA物种通过自组装和共转录折叠（co-transcriptionally folded）形成，其来源包括体外合成（in vitro synthesized）或基因编码（genetically encoded）的RNA，适用于人工细胞、活细胞乃至生命起源研究。

合成RNA凝聚体可呈现多样化形态与材料特性，这些特性可通过理性设计实现高度正交性（orthogonality）和动态可切换性（dynamic switchability）。

能够选择性招募蛋白质、RNA及小分子客户（clients），从而精确操控分子的局部浓度、相互作用模式及功能。

RNA凝聚体在先进生物传感（biosensing）、分子计算（molecular computing）、细胞网络调控及药物递送（drug delivery）等领域的应用正被积极探索。

Abstract

核糖核蛋白复合物（Ribonucleoprotein complexes, RNP）是驱动天然细胞凝聚体的关键因子。近期研究进一步表明，RNA本身通过高度模块化、可编程的自组装（programmable self-assembly）和多价相互作用（multivalent interactions），同样能够作为支架（scaffold）构建合成凝聚体。这类RNA驱动的合成凝聚体在区室化（compartmentalization）、靶标选择性（target selectivity）、可切换性（switchability）和空间可控性（spatial controllability）方面展现出独特的分子与材料特性，同时具备作为化学和/或基因编码工具（genetically encodable tools）应用于反应控制、生物传感（biosensing）、RNA网络调控、生命起源与人工细胞研究以及疾病治疗的潜力。本文系统论述了这类新兴RNA驱动合成凝聚体的分子特征、设计原理、物理与材料特性，并探讨了其潜在应用与领域发展趋势。

RNA作为生物大分子，正展现出超越遗传信息传递的丰富功能。近年研究发现，通过精巧的序列设计，RNA可自发通过多价相互作用形成具有相分离特性的生物分子凝聚体（biomolecular condensates），这一过程无需蛋白质或多聚阳离子的参与。这种由纯RNA驱动的凝聚体构建策略，为合成生物学（synthetic biology）和生物材料领域提供了高度可编程的平台。

RNA凝聚体的形成依赖于其固有的模块化结构（modular architecture）和碱基配对能力。特定序列的RNA分子可通过链间互补形成多价交联网络，达到临界浓度后发生液-液相分离（liquid-liquid phase separation, LLPS），产生具有液态特性的凝聚体。这些凝聚体可进一步通过调节离子强度、温度及RNA浓度等参数实现形态和流变学特性的精确调控。

与蛋白质凝聚体相比，RNA凝聚体具有显著的优势：首先，RNA序列具有高度可编程性，可通过计算机辅助设计实现正交性组装（orthogonal assembly），即特定序列仅与目标配对伙伴相互作用，避免非特异性聚集；其次，RNA凝聚体可通过共转录折叠（co-transcriptional folding）在基因表达过程中实时形成，适用于活细胞内的动态调控；此外，RNA分子本身具备识别配体、催化反应等多样化功能，可进一步扩展凝聚体的应用范围。

在材料特性方面，RNA凝聚体可呈现从液态到固态的不同物理状态，其表面张力、粘弹性和渗透性均可通过序列设计进行调节。例如，富含G四链体（G-quadruplex）的RNA可形成具有弹性固体特性的凝聚体，而基于简单重复序列的RNA则倾向于形成液态液滴。这种材料特性的可调性为构建具有定制化功能的仿生材料奠定了基础。

功能应用方面，RNA凝聚体可作为分子反应器（molecular reactors）选择性富集特定蛋白质、核酸或小分子，显著提高局部浓度并加速化学反应。在生物传感领域，RNA适配体（aptamer）修饰的凝聚体可对特定信号产生相变响应，实现高灵敏度检测。在药物递送（drug delivery）方面，RNA凝聚体可封装治疗剂并通过环境响应性释放提高靶向性。更为引人注目的是，RNA凝聚体为构建人工细胞（artificial cells）和模拟生命起源提供了新思路，其通过自组装实现区室化并招募功能分子，可能再现原始细胞的关键特征。

尽管RNA凝聚体研究仍处于早期阶段，但其高度可设计性和功能多样性已经展现出巨大潜力。未来研究将聚焦于提高凝聚体的生物稳定性、降低免疫原性以及开发更复杂的动态调控策略，推动这一平台向实际应用转化。