综述：蛋白质-RNA相互作用的演化

这篇综述系统梳理了从地球冥古宙-始太古代至今蛋白质与RNA相互作用的演化历程，重点探讨了在有限的前生物氨基酸库条件下，早期肽段通过非经典碱性氨基酸（如Dpr/Dab/Orn）或Mg2+介导的离子桥与RNA结合的分子机制，揭示了核糖体（ribosome）作为分子化石记录的共演化关键节点，为生命起源研究提供了新的系统化学视角。

　　

远古RNA结合主题

传统"RNA世界"假说将肽段视为RNA中心生命起源的辅助因子，而新证据支持肽段与RNA在系统化学框架下的平等共演化。现代蛋白质结构数据库中，超过30%的折叠模式源自不足10种古老超二级结构的重组，其中40%未折叠片段与核酸结合相关，25%存在于核糖体蛋白（r-proteins），暗示这些分子可能是原始肽-RNA共演化的"分子化石"。

从核糖体推断的相互作用历史

作为跨越最后共同祖先（LUCA）的分子机器，核糖体记录了蛋白质-RNA协同演化的关键里程碑。其大亚基（LSU）核心区域缺乏蛋白质，仅通过Mg²⁺中和rRNA负电荷；而最古老的r-protein片段（如uL2/uL3）呈现非结构化特征，随着向核糖体表面延伸，β折叠和α螺旋逐渐增多。这种层级结构揭示：早期相互作用始于非结构化肽段，结构化蛋白是后期生物物理优化的产物。

早期离子相互作用机制

在经典碱性氨基酸（Arg/Lys）稀缺的前生物环境中，存在两种替代结合模式：其一是通过非经典碱性氨基酸（Dpr/Dab/Orn）介导，实验证实含Orn的肽段能有效结合RNA并形成共凝聚体；其二是酸性氨基酸（Asp/Glu）通过Mg²⁺桥接RNA，这种模式在核糖体核心区和现代RNA聚合酶活性位点仍有保留。值得注意的是，酸性肽段还能螯合过量Mg²⁺，在保护RNA免受水解与促进催化活性间实现动态平衡。

参与相互作用的芳香族残基

作为遗传密码最后引入的成员，芳香族氨基酸（Tyr/Phe）通过π-π堆叠和阴离子-π作用显著丰富了蛋白质-RNA相互作用谱。这些残基既能识别RNA碱基特异 motif，又能通过氢键（His/Tyr）稳定复合物，为KH结构域等特异性识别模块的演化奠定基础。

肽-RNA共凝聚与区室化

奥巴林提出的共凝聚理论近年获得实验支持：带正电荷肽段与RNA通过液-液相分离形成无膜区室。研究发现，即使2-3个残基的短肽也能与8聚体RNA形成动态液滴，其中穿插中性氨基酸的杂合肽（而非均聚阳离子肽）更符合前生物环境，既能维持Mg²⁺敏感型核酶活性，又不会引起RNA降解。特别值得注意的是，源自核糖体蛋白古老片段的肽段能特异性触发与原始rRNA（prRNA）的共凝聚，暗示现代翻译机器的雏形可能始于前生物化学的自组织过程。

演化启示

从非特异性离子相互作用到精密分子识别，蛋白质-RNA互作的演化史折射出生命从化学网络到生物系统的跨越。镁离子的双重角色（稳定RNA结构vs.促进降解）、酸性肽的缓冲功能、以及芳香残基带来的相互作用维度扩展，共同塑造了现代生物分子机器的精密协作。这些发现为理解生命基本过程的化学起源提供了崭新视角。