环状rna的研究意义-凯发app

环状rna的研究意义

背景

环状rna（circrna）是区别于传统线性rna的一类新型rna，具有闭合环状结构，大量存在于真核转录组中。大部分的环状rna是由外显子序列构成，在不同的物种中具有保守性，同时存在组织及不同发育阶段的表达特异性。由于环状rna对核酸酶不敏感，所以比线性rna更为稳定，这使得环状rna在作为新型临床诊断标记物的开发应用上具有明显优势。此外，近期研究显示，环状rna在不同物种中起到mirna海绵的作用，称之为竞争性內源rna（cerna），能竞争性结合mirna，从而调控靶基因的表达。这说明：环状rna可能通过竞争性结合疾病相关的mirna在疾病调控中发挥着非常重要的作用。

图释：circrna在哺乳动物细胞中的形成

circrna特征

circrna没有“尾巴”

常规存在于线性rna分子中的3’和5’端在环状rna中被连接形成了闭合环状结构（图1）。而经典的rna检测方法只能分离具有polya“尾巴”结构的rna分子，所以环转rna在以往的研究中通常被忽略了。

circrna不翻译

虽然很多circrna是由蛋白编码基因产生，但是还没有结果显示circrna在细胞中编码蛋白。环状rna也因此被定义为一类新型非编码rna.

circrna的细胞定位和稳定性

大部分环状rna在细胞浆中富集，其丰度有时甚至比相应的线性mrna高10余倍，这可能是由于环状rna比线性rna更稳定造成的。核酸酶往往通过识别线性rna分子末端发挥作用，环状rna是一个闭合结构，因此对核酸酶具有高耐受性。

circrna作为内源性竞争rna（cerna）

环状rna在细胞质中富集，同时与对应的线性rna具有相同的转录序列，说明环状rna很有可能是通过影响mirna的结合来行使功能。近来发现的一个环状rna-cdr1as (也称为cirs-7) ，在其序列上有超过60个保守的mir-7结合位点，因此起到有效的mir-7海绵作用，能够影响mir-7靶标基因活性。在斑马鱼实验中，该环状rna的表达能够损害中脑发育，与敲除mir-7效果一致。此外，sry 也被证实起到mir-138的海绵作用。通过高通量测序和生物信息学分析手段，研究者们在哺乳动物转录组中发现了数以千计的环状rna，说明环状rna很有可能就是一类新的调控型內源竞争性rna（cerna）。更为重要的是，由于环状rna的高表达和稳定特性，它在与其它的线性內源竞争性rna共同作用过程中能够显示异常突出的cerna活性。

除了cerna活性，环状rna也有可能与rna结合蛋白rbps结合，或与其它rna碱基互补结合甚至结合rna的翻译蛋白，从而影响基因的正常功能。

图释：cirs-7 的mir-7海绵作用

circrna与疾病

近来研究开始关注于circrna可能在疾病病理方面起到的作用。例如，环状anril（canril）是长链非编码rna anril的环状拼接形式，其在人类细胞中的表达与该位点上几个可能影响anril拼接的snp有关，能调节ink4/arf的水平并增加动脉粥样硬化的风险。这项研究充分证明circrna与疾病的发生存在关联，并能很好地作为疾病新型生物标记。

此外，更多的证据显示，环状rna在mirna水平的微调上起着非常重要的作用，通过竞争结合mirna来调控基因的表达。而与疾病关联mirna的相互作用则说明环状rna能够参与疾病调节。例如，环状rna cirs-7在人脑组织中丰富表达，与脑特异性microrna mir-7相互作用；而cirs-7含有多个串联的mir-7结合位点，因此可以作为内源性的mirna海绵，抑制mir-7活性。考虑到mir-7是各种不同癌症相关通路的重要调节因子，同时也因能直接调节a-突触核蛋白和泛素蛋白连接酶a（ube2a）的表达而可能与帕金森和阿兹海默疾病的发生相关，所以cirs-7也很有可能作为神经性系统疾病和癌症发生的重要调节因子。

参考文献

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