文献解读|环状RNA的性质和功能

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本文解读的文献标题如下

CircRNA: functions and properties of a novel potential biomarker for cancer

对环状RNA的性质和功能进行很好的概括和总结，文献发表在Molecular Cancer杂志上，网址如下

https://molecular-cancer.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12943-017-0663-2

环状RNA是一类新发现的内源性非编码RNA,和普通的mRNA等线性RNA不同，其不具有5’帽子和3’polyA等结构，而是由两个末端连接形成了一个共价闭合的环状结构，所以定义为环状RNA。

环状RNA的功能和机制尚不完全清楚，最新研究表明环状RNA可以作为疾病潜在的分子标记物，在疾病的发生和发展中扮演重要角色。本文从以下几个方面对环状RNA进行了介绍

1. 环状RNA的形成机制和分类

根据包含的基因组区域，将环状RNA分成了以下四类

1. exonic circRNA(ecircRNA)
2. intronic circRNA
3. exon-intron circRNAs(EIciRNA)
4. intergenic circRNAs

2. 环状RNA的功能

包括了以下5种功能

• 环状RNA可以作为miRNA sponges与miRNA结合，比如CDR1as这个环状RNA上存在70多个miRNA-7的结合位点，circ-SRY在小鼠睾丸组织中特异性表达，具有16个miRNA-138的结合位点，除此之外，还有很多文献报导的环状RNA也都可以作为miRNA sponges,比如circ-ITCH, circ-HIPK3, has_circ_0000615等，环状RNA与miRNA相互结合，从而参与到ceRNA调控网络中去
• 环状RNA可以与RNA binding蛋白结合，比如circ-Foxo3可以与CDK2, p21蛋白结合，抑制细胞周期，阻断从G1期到S期的转变
• 环状RNA可以调控mRNA的稳定性，比如在小鼠巨噬细胞中，circ-RasGEF1B可以增强ICAM-1对应mRNA的稳定性
• 环状RNA可以调控转录过程，具体机制存在多种形式，比如circ-EIF3J和circ-PAIP2通过和U1 snRNP蛋白的结合，进一步与RNA II型聚合酶作用，增强父本基因的表达，目前的研究表明，环状RNA对父本基因的表达具有正调控功能
• 部分环状RNA可以翻译蛋白，比如科学家发现并证实了circ-ZNF609在IRES位点的驱动下可以翻译成蛋白质

3. 真核生物细胞中环状RNA的性质

• 结构稳定性，大多数exonic环状RNA的半衰期超过48小时，而mRNA的平均半衰期为10小时，环状RNA的这一特性得益于其闭合的环状结构，对核酸外切酶具有耐受性
• 数量丰富，目前有超过20000个环状RNA被识别，而且这个数字每年都在持续增长，而且环状RNA的表达具有组织特异性，比如circ-Rmst和circ-Klhl2在小鼠大脑中高表达，在肝和肺中几乎没有
• 环状RNA的表达在生成发育不同阶段或者不同年龄具有动态性，在不同阶段，同一个环状RNA的表达量有显著变化，比如相比1年大的小鼠，22个月大的小鼠大脑组织中mm9_circ_004501的表达量显著高表达。
• 在不同物种间具有保守性，比如有科学家发现457个人类的环状RNA可以在小鼠基因组上找到对应的同源环状RNA

4. 环状RNA作为疾病分子标记的可能性

环状RNA在疾病的发生和发展中扮演重要角色, 具有疾病分子标记的潜能，已经有多篇文献报导了各种疾病中环状RNA的作用，比如在胃癌，肝癌，肺癌，结肠癌，白血病等疾病中，科学家都找到了疾病相关的环状RNA,并对其机制进行了阐述，以胃癌为例，科学家发现circ-PVT1在胃癌患者中特异性高表达，可能通过与miRA-125的结合来促进胃癌细胞的增殖。

最后对环状RNA作为疾病分子的标记可能性进行了总结和展望，环状RNA由于其稳定性，具有成为疾病分子标记的可能，特别在外泌体研究中，相比其他RNA，环状RNA更加的富集。但是实际操作也存在一定的缺陷，首先需要患者提供组织样本，会对病人造成一定创伤，其次环状RNA的分析依赖于生物信息学分析的结果，可靠性有待验证。

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