saRNA：成于siRNA的“失败”

前言：2006年李龙承等在使用21-nt Small dsRNAs 选择性干扰基因启动子区域，意外激活了基因转录，这些Small dsRNAs被称之为saRNA( Small activating RNA)。而RNA激活也为基因治疗提供了新的方向...

健康细胞都有调控良好的转录程序，基因在正确的空间和时间表达正确剂量。基因表达的失调（过表达和/或下调）会导致广泛的疾病，包括但不限于癌症、自身免疫、神经系统障碍、发育综合征、糖尿病、心血管疾病和肥胖等。 现在的核酸药物 （包括反义核酸和siRNA）已经被批准用于临床治疗，是通过下调基因发挥作用。上调基因表达的核酸药物，仍是未满足的需求。 2006和2007年李龙承等先后发现了RNA激活（ RNA activation，RNAa)，针对几个基因启动子区域的短RNA寡核苷酸，使mRNA的转录高于基础水平。 与质粒、病毒载体或mRNA等其他基因补充方式不同，RNAa通过较少量的分子上调靶标表达，这降低了整体研究和CMC（化学、制造和控制）成本。此外，与引入异常的外源遗传物质不同，RNAa利用内源性基因的可逆上调，安全性和耐受性良好。由于大多数基因使用启动子进行转录调控，所以RNAa是一个通用平台，可以直接从人类基因组数据库中提取治疗性RNA序列。这些特性使RNAa成为一种非常有吸引力的治疗方式。

RNA激活机制

Molecules 2021, 26, 6530.  saRNA：化学合成的21nt长度的小双链RNA(dsRNA)寡核苷酸，正向、可逆地上调其靶基因超过内源性水平。 saRNA的作用模式依赖于反义或引导链寡聚物与预期靶DNA的5'区域的互补性，这可以通过pull-down和ChIP实验来证明。引导链5'端第2到第8个核苷酸位置决定了saRNA的植入区（seed region），该区域的突变影响saRNA的活性。 细胞内化后，saRNA在细胞质中被dsRNA负载因子识别，并优先加载到AGO2蛋白中。AGO2不会诱导与saRNA互补的RNA靶点的切割，这表明AGO2的“剪刀活性”对saRNA活性是不敏感的。在与saRNA相互作用时，AGO2释放了两条dsRNA链中的一条，即过客链（passenger strand），保留的链被称为引导链（guide strand），也被称为反义序列。通过设计，和对过客链的5'端添加修改（例如，倒碱基），以降低AGO2加载的机会，来促进AGO2的保留。 一些异质核核糖核蛋白(hnRNPs)，特别是hnRNPA2/B1是saRNA作用所必需的。一个由引导RNA、hnRNPs和AGO2组成的复合物被导入细胞核，在那里它直接与DNA结合，促进RNA诱导转录激活(RITA)复合物的组装。 RITA由RNA解旋酶A(RHA)、RNA聚合酶相关蛋白CTR9同源物(PAF1复合物的一部分)和DEAD-box解旋酶5(DDX5)组成 。该复合物与RNA聚合酶II(RNAPII)相互作用，以启动转录，并确保mRNA的延伸。这一过程涉及核小体的重新定位和基因组位置上的核小体耗尽区域的形成，如TATAbox、CpG岛、近端增强子和近端启动子。暴露这些调控结合位点以促进RNAPII与转录起始位点的结合，以促进转录起始前复合物的组装。 在染色质水平上，saRNA激活可导致组蛋白H3K9和H3K14乙酰化减少，组蛋白H3K4二/三甲基化增加，H3K9二甲基化减少，H3K4二甲基化增加，H2B单泛素化增加，PAF1复合物通过招募关键组蛋白修饰因子到RNAPII复合物来启动这些组蛋白修饰至关重要。在某些情况下，saRNAs可能不是与互补的DNA序列结合，而是通过与启动子相关的新生转录本或长链非编码RNA 结合来增加目标转录本，并有利于启动子区域内的表观遗传变化。