环状RNA —大器晚成者的自白
2018.05.04

嗨,everybody~

我叫环状RNA,英文名circRNAs,

我来自庞大的RNA家族,

miRNA 和LncRNA都是我的兄弟姐妹,

我们经常在一起打打闹闹,

他们都很受人关注,

而我却一直默默无闻,

直到2013年有两个家伙把我的故事写在了Nature上,

一夜之间,

我就变成了明星,

很多人都来找我,

希望能够更多地了解我。

下面,

我将跟大家讲讲我的故事。

注: 环状RNA(CircularRNAs,circRNAs)自1976年发现以来,经历了将近30年的沉寂,2012年随着NGS技术的应用,大量的circRNAs被鉴定发现,相关文章呈现出快速增长的趋势,可谓是RNA家族的大器晚成者,circRNAs因其更强的稳定性及组织、时空特异性成为生物标记物的首选,并通过多种调控方式发挥作用,成为近年研究的热点!

我是谁?

circRNAs是生物体内存在的一类不具有5’末端帽子和3’末端poly(A)尾、能通过共价键形成闭合环形结构的RNA分子。主要特征如下:

 1、表达丰度较低,以环状形态存在,不容易被RNA酶降解,稳定性高。

2、从来源分析大多来源外显子,少数由内含子环化。

3、表达水平具有组织、时序特异性。

4、少数circRNAs可翻译成多肽,但大部分为非编码RNA。

我从哪里来?

circRNAs根据来源可分为3类,外显子来源的circRNA(exonic circRNA),内含子来源的circRNA(circularintronic RNA, ciRNA),以及由外显子和内含子共同组成的circRNA(retained-introncircRNA)。

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图1 circRNAs类型[1]

我能干什么?

 circRNAs由特殊可变剪切产生,大量存在于真核生物的细胞质中,少部分内含子来源的circRNA存在细胞核中。circRNA含有大量的miRNA结合位点,可以竞争性结合miRNA发挥miRNA海绵作用,从而间接调控miRNA下游靶基因的表达;另外,circRNA也可以通过结合RNA结合蛋白(RBP)以形成RNA-蛋白复合物(RPC),调控线性亲本基因的转录;最新研究表明,少数circRNA具有内部核糖体进入位点(IRES),具有编码蛋白的能力,能够合成小的多肽从而发挥调控作用。

不同类型 circRNAs在发挥作用时具有不同的倾向性,例如来源于内含子的circRNAs一般常驻细胞核内,主要参与调控基因转录;而外显子来源的circRNAs更倾向于定位于细胞质内,通过发挥miRNA海绵作用参与调控基因表达。

1525408537852860.png图2 circRNAs产生和作用分子机制[2]

哪些地方适用我?

circRNAs可参与多种疾病类型,在生理学及病理学研究中发挥重要作用。研究表明,circRNAs参与细胞凋亡、自噬、增殖等多个过程,在不同疾病中通过多种机制发挥调控作用,可能作为临床诊断及预后的生物标记物以及治疗靶点。

1525408550312465.png图3 circRNAs在多种疾病中的作用机制[2]

相对医学研究领域, circRNAs在动植物方向的研究尚处于起步阶段,多集中模式动植物。研究表明circRNAs可参与家畜骨骼肌发育、胚胎发育、品种鉴定等多个方面,在植物生长发育、逆境胁迫,进化分析等过程中起到调节因子的作用,circRNAs的深层次调控机制有待进一步探索~

表 部分动植物circRNAs研究进展

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circRNAs研究持续高热,相较lncRNA复杂的调控机制,circRNAs在分子机制研究方面思路相对更清晰,便于深层次分子机制的研究。另外,部分circRNAs具有编码蛋白的功能,可以作为创新点进行相关研究。

安诺基因拥有丰富的环状RNA物种及项目经验,分析方面选用权威circRNA鉴定软件有效提升准确度、降低假阳性,通过对来源基因以及miRNA 海绵作用分析深度探究其调控机制,并可结合miRNA,lncRNA等数据进行ceRNA关联分析,提供全方位的研究方案。

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参考文献

[1] Qu S, Yang X, Li X, et al. Circular RNA:A new star of noncoding RNAs[J]. Cancer Letters, 2015, 365(2):141-148.

[2] Han B, Chao J, Yao H. Circular RNA and its mechanisms in disease: From the bench to the clinic[J]. Pharmacology & therapeutics, 2018.

[3] Jia Ren, et al.Characterization of exosomal RNAs derived from human gastric cancer cells by deep sequencing[J].Tumour Biol. 2017, 39(4):1010428317695012.

[4]  Wei, X., et al., Circular RNA profiling reveals an abundant circLMO7 that regulates myoblasts differentiation and survival by sponging miR-378a-3p[J]. Cell Death Dis, 2017. 8(10): p. e3153.

[5] Ouyang H, Chen X, Wang Z, et al. Circular RNAs are abundant and dynamically expressed during embryonic muscle development in chickens[J]. DNA Research, 2017.

[6] Sai Linlin, Li Ling, Hu Chenyang, et al. Identification of circular RNAs and their alterations involved in developing male Xenopus laevis chronically exposed to atrazine[J] .Chemosphere, 2018,200: 295-301.

[7] Chen, G., et al., Genome-WideIdentification of Circular RNAs in Arabidopsis thaliana[J]. Front Plant Sci, 2017.8: p. 1678.

[8] Zhao, T., et al., Characterization of conserved circular RNA in polyploid Gossypium species and their ancestors[J].FEBSLett, 2017.

[9] Ye J, Wang L, Li S, et al. AtCircDB: a tissue-specific database for Arabidopsis circular RNAs[J]. Briefings in Bioinformatics, 2017.

[10] Chen L, Zhang P, Fan Y, et al. Circular RNAs mediated by transposons are associated with transcriptomic and phenotypic variation in maize[J]. New Phytologist, 2018,217(3).

 

文案:转录组产品经理 王亚男

设计:胡珊珊


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