环状RNA的研究现状及展望

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1、万方数据主坐衄迭遁壅壹f垫王遂21坐生堡旦箜!鲞箜!塑堂』坠竖堕f旦!!!型!墅!塑2：坠些丛壁!唑：型!：№：j环状RNA的研究现状及展望ResearchstatusandprospectsofcircularRNA夏世金1高文2胡明冬3刘露梅1邰先桃4【关键词】环状RNA；miRNA海绵；非编码RNA；可变剪接；外显子；内含子；竞争性内源RNA；微小RNA中图法分类号：R563环状RNA(circularRNA，circRNA)或称环形RNA，是新近确认的一类特殊的非编码RNA(non—codingRNA，ncRNA)分子，是继microRNA(mi

2、RNA)后RNA家族的一颗极具发展潜力的正在升起的新星，也是RNA领域最新的研究热点，方兴未艾。通过与疾病关联的miRNA相互作用，circRNA在疾病中发挥着重要的调控作用，有巨大潜力成为新型的临床诊断标志物。circRNA是一类主要由一个以上外显子构成的环形RNA分子，大量存在于真核细胞，具有一定的组织、时序和疾病特异性。circRNA最先在植物类病毒中被发现⋯，随后在研究肿瘤抑制基因DCC、人Ets一1基因及小鼠Sry基因时，发现从核前体mRNA(precursormessengerRNA，pre-mRNA)加工而来的RNA呈环状‘2引，表明真核细

3、胞中也存在着非线性RNA：circRNA。早期，关于circRNA的文献报道少，且表达水平低下，故在很长一段时间里，circRNA被认为是错误可变剪接(ahemativesplicing)而形成的副产品，属于自然界中一种极罕见现象”⋯，甚至被当做遗传意外或实验人为因素所致，并未引起学术界重视。随着RNA测序(RNAsequencing，RNA—seq)和生物信息学等技术的快速发展，人们在大规模研究转录组数据时发现，circRNA并不像之前所认为的那样是一种极罕见现象，反而大量存在于真核细胞中。Danan等‘61发现，circRNA在古生菌细胞普遍存在，并

4、认为其极有可能具有生物学功能。同时，Salzman等"1也证实circRNA在人类细胞基因表达中是一个普遍现象，并可能扮演着多种生物学功能的重要角色。Jeck等"o采用高通量测序方法，在人成纤维细胞中检测到超过25000种circRNA，认为circRNA是RNA剪切后所形成的一类极稳定的保守性产物，此外还发现circRNA可被小型干DOI：10．3877／cma．j．issn．1674-6902．2014．06．018基金项目：国家自然科学基金(31171129，81460748)作者单位：1200040上海，复旦大学附属华东医院上海市老年医学研究所2

5、200040上海，复旦大学附属华东医院胸外科3400037重庆，第三军医大学新桥医院全军呼吸内科研究所4650500昆明，云南中医学院针灸推拿康复学院通讯作者：高文，Email：gaowen5921@163．com文献标识码：A·55··综述·扰RNA(smallinterferingRNA，siRNA)降解。Memczak等一1研究证实circRNA参与转录后调控，Hansen等¨叫的研究则揭示circRNA可作为miRNA海绵(miRNAsponge)来影响基因的调控与表达。尽管circRNA被发现已有30余年，但由于技术限制等原因，circRNA一

6、直处于被学术界忽视的地位。但随着近年有关eircRNA的几项突破性研究的发现，尤其是国际著名权威刊物Nature发表两篇有关circRNA生物学功能的论文一。⋯，震惊学术界，从此拉开揭开circRNA神秘面纱的序幕，circRNA已引起国内外学术界的关注，并将掀起研究热潮。一、circRNA的形成与特征1．eircRNA的形成：生命体的遗传信息通过转录从DNA传递到RNA，再通过翻译传递到蛋白质。通常情况下，真核生物基因在转录后通过前体mRNA剪接(pre-mRNAsplicing)去除基因内的非编码内含子序列，然后将含有蛋白编码信息的外显子序列顺序地连

7、接在一起，形成成熟的线形RNA分子。包括人在内的高等真核生物可以通过可变剪接，由一个基因产生多种不同功能的成熟RNA及其相应蛋白产物。前体mRNA可变剪接在基因组及蛋白质组功能多样性中发挥重要作用，现已发现约90％的人类基因都存在前体mRNA可变剪接亚型¨⋯。在真核生物中存在一种反向的可变剪接，使得基因的外显子序列反向首尾连接形成环形RNA。circRNA由特殊的前体mRNA可变剪接产生，剪接形式具有多样性，其形成方式可归结为两大类：外显子环化(exorlcireularization)和内含子环化(introncircularization)。Jeck

8、等"1提出了外显子环化circRNA的两种不同形成模型：套索驱动的环化(1ari