导读|小阅最初接触生物的时候只知道RNA有三种——mRNA、tRNA、rRNA，随着研究的发展，越来越多的RNA被发现，miRNAs，snRNA，scRNA，siRNA， LncRNA，circRNA，antisenseRNA，还有具有酶性质的RNA—核酶，简直让人眼花缭乱应接不暇！

面对这样的囧境，小阅决定遍查资料，将RNA家族彻底搞清楚弄明白！小阅给自己定了个“小目标”——先从目前研究最火热的circRNA查起:）

1971年，研究者发现类病毒（Viroids）能侵染植株并导致死亡，与病毒不同的是，类病毒没有蛋白质外壳包被，基因组是单链、闭合、RNA分子。

1979年洛克菲勒大学的Hsu和Coca-Prados观察到真核细胞细胞质中环状RNA的存在。

1993年在小鼠精子决定基因Sry中发现环状转录本。

2006年在果蝇中发现来自于Muscleblind的未知环状转录本。

2012年，Salzman通过RNA-Seq方法首次报道了~80个环状RNA。至此借助于高通量测序技术，circRNA才真正为自己正名。大量的circRNA分子被相继发现。

阅微基因拥有高通量测序平台，提供包括环状RNA测序、长链非编码RNA测序、外显子测序、转录组测序、扩增子测序、全基因组测序等不同通量的特殊测序技术服务，我们有业内大咖欢迎各界科研工作者前来咨询！

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2017年1月份结束了，在这一个月的时间里，环状RNA的研究保持了以往的热度。主要进展集中在疾病相关的环状RNA鉴定和分子机制等方面。

1 circPABPN1竞争性结合HuR抑制 PABPN1的翻译

1月12日，RNA Biology杂志在线发表了NIH的Kotb Abdelmohsen教授为通讯作者的文章，介绍发现CircPABPN1竞争性结合HuR抑制 PABPN1的翻译(Abdelmohsen et al., 2017)。

文中作者利用RIP实验在Hela细胞中分离与HuR相互作用的环状RNA，鉴定到一大批环状RNA，其中hsa_circ_0031288的变化最明显。该环状RNA对应的基因是Poly(A)-binding protein nuclear 1 (PABPN1)基因mRNA的前体RNA，因此作者将其命名为CircPABPN1。进一步的研究表明HuR不影响CircPABPN1的功能，但过量的CircPABPN1会阻止HuR结合至线性的PABPN1的线性RNA上，并降低后者的翻译效率(Abdelmohsen et al., 2017)。本文的发现介绍了一种新的环状RNA作为内源性竞争结合调控蛋白的因子的功能模型实例（Protein Sponge），丰富了环状RNA功能模型的研究报道实例。

 

图1 CircPABPN1竞争性结合HuR抑制 PABPN1的翻译 （来自(Abdelmohsen et al., 2017)）

 

2 循环系统相关环状RNA系列研究进展与综述

2.1 外周血环状RNA有可能用于冠状动脉疾病诊断

1月3日，郑州大学附属河南省人民医院心血管内科李牧蔚主任为通讯作者在Scientific Reports杂志发表了研究论文，报道发现环状RNA hsa_circ_0124644可用于冠状动脉疾病的诊断(Zhao et al., 2017)。

 

 

文中作者用冠状动脉病（CAD）患者和正常人对照的外周血直接收取总RNA，利用芯片法筛选到了22种变化明显的环状RNA，其中12种上调，10种下调。挑选了5种环状RNA进行下一步的更严格的验证实验，作者将测试的样本量增加到CAD和对照各30例，结果表明Hsa_circ_0124644的AUC值最好。在更大数目的样本中（CAD组137例，对照115例）验证表明Hsa_circ_0124644可以作为CAD疾病诊断的标志物(Zhao et al., 2017)。

 

图2 Hsa_circ_0124644可以作为CAD疾病诊断的标志物 （来自(Zhao et al., 2017)）

 

2.2 环状RNA调控心脏成纤维细胞中纤维化相关基因的表达

1月12日，Scientific Reports杂志发表了广东省人民医院广东心血管病研究所单志新与中山大学医学院法医病理系成建定教授为共同通讯作者的文章，介绍发现环状RNA CircRNA_000203调控与心脏成纤维细胞纤维化病变相关的基因的表达(Tang et al., 2017)。

 

作者在糖尿病小鼠心肌细胞中发现环状RNA CircRNA_000203上调，继而设计了过表达载体系统，表明CircRNA_000203过表达可显著提高Col1a2，Col3a1 和α-SMA的表达。利用RNA Pull Down技术鉴定到了miR-26b-5p与CircRNA_000203相互作用。荧光素酶报告系统表明miR-26b-5p可以结合Col1a2和 CTGF的3’UTR，CircRNA_000203可以干扰该结合作。本文描述了一个CircRNA_000203调控心肌纤维化的信号通路：miR-26b-5p通过结合Col1a2和 CTGF的3’UTR区，阻止后者的基因表达，CircRNA_000203作为内源性竞争RNA（ceRNA）结合miR-26b-5p，促进了心肌纤维化作用相关基因的表达(Tang et al., 2017)。

  

图3 CircRNA_000203竞争结合miR-26b-5p促进下游基因表达 （来自(Tang et al., 2017)）

 

2.3 人类心脏环状RNA表达谱分析

1月12日，Cardiovascular Research杂志在线发表了新加坡国立大学转化医学研究所Roger S.Y. Foo及其团队的研究论文，介绍一项基于RNA-Seq测序分析人类和小鼠心脏组织环状RNA的表达谱分析工作(Tan et al., 2017)。

 

文中作者共分析了14例人类心脏组织，25例小鼠心脏组织以及28天时间序列跨度的人类胚胎干细胞分化的心肌组织中环状RNA的表达特征。在人类心肌组织中共发现了15318种环状RNA，小鼠中共3017种。这些环状RNA的表达量基本与所对应的线性RNA的表达量对应，含量最高的环状RNA所对应的基因也是心肌组织特异性的基因，比如TTN，RYR2 和 DMD基因。含量最丰富的环状RNA为circSLC8A1-1。Titin基因对应高达402种不同的环状RNA(Tan et al., 2017)。

图4 人类心脏特异性表达的环状RNA （来自(Tan et al., 2017)）

 

2.4 血小板反应性相关的miRNA（环状RNA参与调控其功能）

1月20日，Circulation Research杂志发表了伦敦国王学院英国心脏基金会中心Manuel Mayr教授为通讯作者的综述文章，系统汇总分析了与血小板反应性相关的miRNA标志物的研究进展。血小板中富含环状RNA，可能是由于其中线性的RNA分子更容易被降解的缘故。环状RNA也可作为内源竞争性RNA，参与血小板反应性相关的miRNA的功能调控(Sunderland et al., 2017)。

 

2.5 循环性非编码RNA作为心血管疾病及损伤的标志物的研究进展

1月20日，Circulation Research杂志发表了汉诺威医学院Thomas Thum博士为通讯作者的综述文章，介绍循环性非编码RNA作为心血管疾病及损伤的标志物的研究进展(Viereck and Thum, 2017)。

 

 

3胃癌相关环状RNA系列研究进展

3.1 环状RNA 可作为胃癌诊断标志物

1月12日，British Journal of Cancer杂志在线发表了宁波大学医学院郭俊明教授团队的一项研究成果，介绍发现环状RNA hsa_circ_0000096可作为胃癌诊断标志物(Li et al., 2017b)。

 

文中通过分析101例胃癌和癌旁组织，发现环状RNA hsa_circ_0000096在胃癌组织中特异性低表达。在胃癌细胞系中也有类似的现象。利用RNAi实验，作者发现敲降该环状RNA可明显影响肿瘤细胞的细胞周期状态和细胞迁移性。作者还发现将hsa_circ_0000096与hsa_circ_002509联合可明显提高胃癌诊断的有效性（ROC曲线中AUC值可达到0.91）(Li et al., 2017b)。

图5 胃癌中hsa_circ_0000096特异性低表达（来自(Li et al., 2017b)）

 

3.2 环状RNA hsa_circ_0000190作为新型的胃癌诊断标志物

1月24日，宁波大学医学院郭俊明教授为通讯作者在Clinica Chimica Acta杂志发表了一项研究成果，介绍发现环状RNA hsa_circ_0000190可作为胃癌诊断标志物(Chen et al., 2017)。

 

这一项研究中，作者首先分析了104例胃癌和癌旁组织中hsa_circ_0000190的表达情况，表明hsa_circ_0000190在胃癌组织中特异性表达降低。作者同时分析了104例胃癌患者和104例健康人的血浆样品，结果表明hsa_circ_0000190在胃癌患者的血浆中同样表现为低表达。ROC曲线统计的结果表明，组织和血浆中hsa_circ_0000190表达量的AUC值分别可达到0.75和0.60，而将两者联合后则可达到0.775(Chen et al., 2017)。

 

图6 hsa_circ_0000190在胃癌组织和血浆中表达的ROC曲线（来自(Chen et al., 2017)）

 

4 结肠癌中Circular BANP上调并影响细胞增殖

1月16日，Biomedicine & Pharmacotherapy杂志在线发表了南京医科大学陈芸与南京医科大学附属肿瘤医院Yan Feng为共同通讯作者的文章，介绍发现环状RNA circ-BANP在结肠癌中表达增高(Zhu et al., 2017)。

 

作者利用芯片技术筛选了三例结肠癌和癌旁组织中环状RNA的表达情况，共分析到136种表达增高和243种表达下降的环状RNA。进一步的鉴定实验表明环状RNA circ-BANP在结肠癌中表现为高表达，敲降circ-BANP可明显影响结肠癌细胞的增殖(Zhu et al., 2017)。

 

图7 结肠癌中circ-BANP表达增高（来自(Zhu et al., 2017)）

 

5 大鼠肝脏再生过程中特征性环状RNA变化研究

1月13日， BMC Genomics杂志在线发表了河南师范大学徐存拴教授为通讯作者的文章，介绍了他们开展的一项分析大鼠肝再生启发阶段环状RNA表达谱的工作(Li et al., 2017a)。

 

文中共鉴定到2412种环状RNA，其中159种环状RNA（对应于116种线性RNA基因）在肝再生过程中发生变化，进一步通过通路分析，作者初步鉴定出与大鼠肝再生过程密切相关的6种关键环状RNA分子：circ432、circ2077、circ1366、和circ15分别对应调控MAPK14、FN1、TNFRSF21和 GOT1的表达，circ137与circ2270通过调控miR-127影响肝再生过程(Li et al., 2017a)。

图8 大鼠肝再生过程中环状RNA表达变化（来自(Li et al., 2017a)）

 

6 巨噬细胞不同计划状体环状RNA表达变化研究

1月5日，International Journal of Molecular Medicine杂志发表了皖南医学院Lv Kun为通讯作者的文章，介绍利用芯片法分析了不同极化状态的巨噬细胞中环状RNA的表达情况(Zhang et al., 2017)。

 

作者利用芯片法分析了M1型和M2型巨噬细胞中环状RNA的表达情况。共鉴定到189种表达差异的环状RNA。circRNA-003780、circRNA-010056与circRNA-010231在M1型中表达上调；而circRNA-003424、circRNA-013630、circRNA-001489与circRNA-018127在M2型中表达上调（差异大于4倍）(Zhang et al., 2017)。

 

图9 不同极化状态巨噬细胞中环状RNA表达分析 （来自(Zhang et al., 2017)）

 

7 环状RNA相关综述文章

7.1 细胞外膜泡中RNA研究进展

1月28日，NIH的Kyoung Mi Kim教授在Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA杂志在线发表了综述文章，系统分析了细胞外膜泡中RNA研究的进展(Kim et al., 2017)。

 

文中系统汇总了细胞外膜泡组织中RNA研究的主要进展，其中专门整理了已报道的环状RNA的主要进展，汇总为如下图表：

图10 已报道的细胞外膜泡中环状RNA （来自(Kim et al., 2017)）

 

7.2 细胞压力相关环状RNA的综述

1月17日，Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology杂志在线发表了约翰霍普金斯大学Joseph W. Fischer和Anthony K. L. Leung共同撰写的综述文章，汇总分析了环状RNA在细胞应激反应中的作用(Fischer and Leung, 2017)。

 

文中详细汇总了已发表的与细胞压力有关的环状RNA，汇总如下表：

图11 细胞压力相关的环状RNA （来自(Fischer and Leung, 2017)）

 

7.3 肿瘤相关环状RNA的综述

1月3日，Journal of Hematology & Oncology杂志发表了中南大学湘雅医学院段朝军教授为通讯作者的综述文章，汇总分析了环状RNA在肿瘤中的研究进展(Dong et al., 2017)。

 

 

文中汇总的肿瘤相关的环状RNA列表如下：

 

图12 肿瘤相关环状RNA （来自(Dong et al., 2017)）

 

7.4 肿瘤环状RNA的综述

1月30日，International Journal of Immunopathology and Pharmacology在线发表了上海交通大学附属第六人民医院Zhang Jing为通讯作者的综述文章，汇总了肿瘤相关环状RNA的研究进展(Hou and Zhang, 2017)。

 

 

作者汇总的肿瘤相关环状RNA列表如下：

图13 肿瘤相关环状RNA汇总 （来自(Hou and Zhang, 2017)）

 

7.5 外泌体参与胃癌发生和转移作用综述

1月27日，Scandinavian Journal of Gastroenterology杂志发表了郑州大学第一附属医院明亮主任为通讯作者的综述文章，汇总分析了外泌体在胃癌肿瘤发生和转移过程中的作用。外泌体中包含环状RNA，环状RNA非常有可能通过外泌体参与了胃癌的疾病发生及转移等活动过程(Yan et al., 2017)。

 

 

8 环状RNA相关研究技术报道

8.1 一种新的RNA-Seq信息分析技术

1月17日，Briefings in Bioinformatics杂志在线发表了牛津大学植物学系Wang Dapeng撰写的论文，介绍开发了一种新的RNA-Seq数据分析工具：hppRNA。hppRNA是一个一揽子的RNA-Seq数据分析工具，涵盖了从pre-mapping、core-workflow、post-mapping及sequence variation detection等模块。该工具能满足大样本系统性分析的需求(Wang, 2017)。该工具可以免费下载，地址：https://sourceforge.net/projects/hpprna/

 

 

8.2 一种新型的RNA二级结构预测方法

1月14日，Bioinformatics杂志发表了加拿大谢布克大学Wang Shengrui为通讯作者的文章，介绍开发了一种新的预测RNA二级结构的技术：super-n-motifs，该模型能较好的分析诸如seudoknot，G-quadruplex（G-四链体）等结构，也适用于环状RNA。该模型由C++语言写成，适用于Linux系统(Glouzon et al., 2017)。

  该model可免费下载：http://jpsglouzon.github.io/supernmotifs/

 

9 其它环状RNA相关研究报道

9.1 小麦叶片脱水胁迫条件下环状RNA表达情况

1月5日，Frontiers in Plant Science杂志发表了河南农业大学 Suo Biao为通讯作者的文章，介绍分析了脱水胁迫条件下小麦叶片环状RNA的表达情况(Wang et al., 2016)。

 

 

9.2 核酶研究进展综述

1月4日，Molecules杂志发表了西班牙分子和细胞植物学研究所Marcos de la Peña为通讯作者的综述文章，总结了核酶研究的主要进展(de la Pena et al., 2017)。其中有一类植物感染性的小分子环状RNA也是一类特殊的核酶。

 

9.3 硬骨鱼黄骨鱼中环状RNA研究

1月6日，Marine Genomics杂志发表了集美大学Wang Zhiyong为通讯作者的文章，介绍了他们团队开展的在硬骨黄骨鱼中环状RNA的分析鉴定工作(Xu et al., 2017)。

 

 

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参考文献

1.Abdelmohsen, K., Panda, A.C., Munk, R., Grammatikakis, I., Dudekula, D.B., De, S., Kim, J., Noh, J.H., Kim, K.M., Martindale, J.L., et al.(2017). Identification of HuR target circular RNAs uncovers suppression of PABPN1 translation by CircPABPN1. RNA biology, 0.

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13.Tang, C.M., Zhang, M., Huang, L., Hu, Z.Q., Zhu, J.N., Xiao, Z., Zhang, Z., Lin, Q.X., Zheng, X.L., Yang, M., et al.(2017). CircRNA_000203 enhances the ex pression of fibrosis-associated genes by derepressing targets of miR-26b-5p, Col1a2 and CTGF, in cardiac fibroblasts. Scientific reports7, 40342.

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文 | circRNA 吉赛生物