长久以来，我们“顾名思义”，“理所当然”地认为核糖核酸酶A的功能就是降解核糖核酸（RNA）。事实上，随着研究的深入，发现该家族不少成员不仅能降解RNA，而且能精准地在特定位点切割RNA产生功能性非编码RNA，甚至具有“非酶”功能！例如，我们课题组研究的核糖核酸酶A超家族成员5（ribonuclease 5，也称angiogenin，中文译为“血管生成素”）不仅以酶的形式参与RNA代谢（主要是rRNA、tRNA和miRNA），而且能以转录因子的方式促进rRNA转录、以细胞因子的方式调控细胞行为、作为细胞内分子机器的一个成员与蛋白质相互作用；不仅是一个应激响应蛋白质，而且在维持细胞/组织稳态中发挥重要作用。因此，在《中国生物化学与分子生物学报》编辑部的支持下，本专栏邀请了国内从事核糖核酸酶A研究的专家，结合自己的研究专长，分别从核糖核酸酶A超家族的研究历史、发挥多种生物学功能的结构基础、在肿瘤发生发展中的作用、抗微生物作用、活性检测方法等角度系统综述了该家族的研究进展，并在同一实验条件下系统评估了该家族在人体中的8个典型成员的抗菌活性。 首先，本课题组回顾了核糖核酸酶A超家族的研究历程，探讨了未来的研究方向，特别呼吁要系统研究该超家族成员除降解RNA外的其他生理病理功能；为吸引大家的关注，特别将文章题目定为“核糖核酸酶Ａ超家族：不仅仅是一组降解RNA的酶”。其次，为帮助读者更好地理解该家族成员发挥不同作用的原因，邀请从事人源核糖核酸酶A免疫调节研究的四川农业大学陆路副教授撰写“人核糖核酸酶Ａ家族生物学功能的结构基础”，概述了决定家族成员酶活性、抗微生物特征、免疫调节等生物学功能的结构基础。近年来，美国德州大学安德森癌症中心的洪明奇教授、塔夫茨大学的胡国富教授等团队相继报道了核糖核酸酶A超家族成员1、4、5、7等在不同肿瘤中的作用，引发了学术界的兴趣。为此，本专栏邀请在tiRNA等非编码RNA与肿瘤领域有深厚造诣的宁波大学郭俊明教授全面综述了“核糖核酸酶Ａ家族典型成员在肿瘤发生中的作用”。为深入理解该超家族成员对微生物的杀伤活性及内在机制，本专栏邀请长期从事微生物与宿主相互作用、最近专门研究家族成员1、2、5与先天免疫关系的哈尔滨医科大学张凤民教授撰写“人核糖核酸酶Ａ超家族抗微生物活性及其作用机制”，对各成员的抗微生物（包括病毒、细菌、真菌）和抗寄生虫活性及其作用机制进行系统综述，并展望了其作为抗微生物活性物质和天然免疫分子在治疗严重和耐药微生物感染中的应用前景。为帮助读者系统了解当前的核糖核酸酶A活性检测方法，邀请创新研发了多种新型检测技术的湖南大学刘斌教授撰写“RNase A活性检测及其在癌症靶向治疗中的应用”，不仅介绍了基于传统技术的酸溶法、凝胶电泳法、电化学法方法和液滴微流体法，而且全面总结了基于荧光探针技术的新型活性检测方法。最后，考虑到当前世界各实验室对该家族成员的抗菌活性报道不一致，安排浙江大学的盛静浩副教授组织队伍，在同一实验条件下以半致死浓度评估了人源8个典型成员对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的抗菌活性，为正确认识该家族的抗菌活性提供了参考。 希望通过本专栏的文章，让大家更全面地认识核糖核酸酶A超家族成员的功能及其在临床诊疗、甚至疾病预警预防的应用前景，吸引更多的研究者投入到相关领域的研究中，以期全面、深入地解析该家族成员的生理病理功能。

核糖核酸酶A超家族(ribonuclease A superfamily;RNase A superfamily),也称脊椎动物分泌型核糖核酸酶超家族(vertebrate secreted ribonucleases superfamily),是二十世纪蛋白质结构、酶学和分子进化领域研究最多最广泛的核糖核酸酶家族。自上世纪初期从牛胰腺中分离鉴定第一个成员以来,已从哺乳动物、两栖动物、爬行动物、鸟和鱼等几百种动物中鉴定了几千个成员。早期对该家族成员的研究不仅促进了蛋白质化学技术的发展,而且为现代生物学研究奠定了基础。目前已知人的核糖核酸酶A超家族成员包括8个典型成员(RNase 1 ~ RNase 8)和5个非典型成员(RNase 9 ~ RNase 13)。功能方面,曾一度以为该家族成员只具有降解核糖核酸的能力。随着血管生成素(angiogenin; RNase 5)、嗜酸性粒细胞衍生神经毒素(eosinophils-derived neurotoxin, EDN; RNase 2)、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白(eosinophils cationic protein, ECP; RNase 3)的发现,人们意识到该家族成员除了消化核糖核酸外,还有依赖酶活性和不依赖酶活性的其他功能,包括宿主防御、免疫调节、血管生成和肿瘤抑制等,但仍了解不够全面。本文回顾了核糖核酸酶A超家族的研究历程,探讨了未来研究方向,特别呼吁要系统研究其除降解核糖核酸外的其他生理病理功能,希望能为该领域的研究提供思路。

人核糖核酸酶A(ribonuclease A, RNaseA)家族成员有13个,分别为RNase1-RNase13,它们具有很高的序列相似性,大多含有6～8个半胱氨酸并形成分子内二硫键,以维持特有的空间结构。其中,RNase1-RNase8具有多种生物活性,可概括为3类:涉及核糖核酸转录后的剪切、修饰和降解;具有抗细菌、抗真菌和抗病毒活性;以及机体免疫调节作用。而RNase9-RNase13不具有核糖核酸酶活性。因此,本文将重点对RNaseA家族成员RNase1-RNase8的结构与功能研究进行综述,重点概述决定RNaseA生物学功能的结构特征,以期指导以RNaseA为基础的抗微生物药物开发及RNaseA在机体免疫中的功能研究。

人体中核糖核酸酶A(ribonuclease A,RNaseA)家族包含8个典型成员(RNase 1至RNase 8)。已有研究显示,除RNase 8外,该家族其它典型成员影响了胰腺癌、结直肠癌、膀胱癌、乳腺癌和皮肤癌等多种肿瘤的发生发展。在肿瘤发生过程中,特定RNase表达量及糖基化修饰会发生显著改变,是肿瘤诊断的潜在标志物;它们能以多种机制参与肿瘤发生、生长和转移等过程,有望成为肿瘤治疗的靶点;而部分成员则具有杀伤肿瘤细胞、抑制肿瘤发展的功能,存在临床开发成肿瘤治疗药物的可能。具体而言,RNase 1通过核糖核酸酶活性依赖的细胞毒性和细胞外RNA降解功能,发挥直接杀伤肿瘤细胞或降低局部炎症而抑制肿瘤生长的作用;RNase 1还能结合并激活促红细胞生成素,产生肝细胞癌受体相互作用蛋白A4 (erythropoietin-producing hepatocellular carcinoma receptor-interacting protein A4, EphA4)信号通路,促进乳腺癌的发生。RNase 2 和RNase 3是嗜酸性粒细胞颗粒蛋白质的重要成分,依赖于阳离子性及核糖核酸酶活性在抗肿瘤免疫防御中发挥重要作用。RNase 4和RNase 5则通过诱导血管生成、加快肿瘤细胞增殖和抑制肿瘤细胞凋亡等方式,促进肿瘤发生发展。其中RNase 5发挥作用的分子机制包括促进47 S前体rRNA转录和激活促肿瘤生长的信号通路,以及产生tRNA衍生的应激诱导的RNA(tRNA-derived stress-induced RNA,tiRNA)等。虽然RNase 6和RNase 7与肿瘤的发生存在相关性,但其具体作用及机制的研究仍较少。本文总结了RNase A 家族典型成员与肿瘤的相关性和作用机制,并对其临床应用前景进行了展望,以期为肿瘤治疗药物的开发提供新思路。

人核糖核酸酶A(human RNase A)超家族包含13个具有不同生物活性的成员(RNase 1~RNase 13),其蛋白质结构除具有催化保守序列外,还具有显著多样性的序列,决定了人类核糖核酸酶A可发挥核糖核酸酶活性之外的生物学功能。人核糖核酸酶A超家族成员在多种免疫细胞例如嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、单核细胞和巨噬细胞中表达,并可被分泌以发挥多种多样的生物学功能,包括抗微生物活性、促进宿主防御、参与血管生成及精子成熟等。其中,人核糖核酸酶A超家族部分成员,可通过水解病毒RNA、抑制病毒复制、破坏细菌细胞壁、促进微生物凝集、损伤寄生虫细胞膜和线粒体膜等直接作用,以及通过宿主天然免疫细胞介导的间接作用,发挥抗微生物及寄生虫活性,参与宿主防御。本文对人核糖核酸酶A的抗微生物(包括病毒、细菌、真菌)和抗寄生虫活性及其作用机制进行综述,并对人核糖核酸酶A作为抗微生物活性物质和天然免疫分子,用于治疗严重和耐药微生物感染的前景进行展望。

核糖核酸酶 A(RNase A)是一种广泛应用于酶学、生物化学、结构生物学等领域研究的工具酶,能特异性水解 RNA 的胞嘧啶(C)或尿嘧啶(U)残基,能有效杀伤肿瘤细胞及抑制 HIV-1 病毒复制。研究表明,RNase A 家族成员参与细胞增殖、存活、发育和分化,迁移和入侵等多种生理和病理过程;人体内 RNase A 活性和蛋白质表达水平与胰腺癌、卵巢癌、膀胱癌和甲状腺癌等肿瘤发病密切相关。准确监测 RNase A 水平有助于阐明肿瘤发病分子机制、药物筛选、临床诊断和预后评估;此外,RNase A还具有通过裂解细胞内 RNA 分子,诱导细胞凋亡来杀伤肿瘤细胞的功能,是一类具有广泛应用前景的抗肿瘤蛋白质药物。基于纳米技术将具有治疗功能的RNase A输送至细胞特定靶向部位,实现抗肿瘤功能的蛋白质靶向疗法,已表现出良好的应用前景。本文重点讨论RNase A 现有活性检测方法及其在靶向治疗相关疾病中的应用,旨在为RNase A临床应用和靶向药物筛选提供参考。

抗菌肽是机体重要的免疫防御分子,具有广谱杀菌活性。核糖核酸酶A是脊椎动物特异性的分泌型蛋白质,在人基因组中包含8个经典成员(RNase1-8)。它们作为一类重要的抗菌肽,广泛分布于机体需要抵抗外界病原微生物的组织中,除了特有的生物学功能外,均具有一定的抗菌活性。然而,目前各实验室对它们抗菌活性的报道并不一致,有必要开展横向比较分析。为此,我们表达纯化了人核糖核酸酶A超家族8个成员的重组蛋白质,并在同一实验条件下以半致死浓度评估了它们对革兰氏阴性菌(大肠杆菌)和革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌)的抗菌活性。结果显示,RNase1-8重组蛋白质对大肠杆菌半数致死浓度分别为:0.081,0.046,0.008,0.250,2.028,0.072,0.001 μmol·L^-1和1.1416 μmol·L^-1;对金黄色葡萄球菌半数致死浓度分别为:3.427,1.856,2.211,5.188,8.274,4.356,2.502 μmol·L^-1和9.916 μmol·L^-1。该结果提示,RNase1-8对大肠杆菌的抗菌活性存在明显差异,其中RNase3和RNase7活性最强,且均显著高于各自对金黄色葡萄球菌的抗菌活性;8个成员对金黄色葡萄球菌的抗菌活性无明显差异。据此我们认为,核糖核酸酶A超家族对革兰氏阴性菌具有较好的杀伤活性,可用于革兰氏阴性菌抗菌产品的开发。