环状RNA的过去，现今与未来

“所有的真理都历程三个阶段。第一，被嘲笑。第二，被激烈反对。第三，被承认且是不言而喻的。”——Arthur Schopenhauer网状RNA是近年的研究课题热点。近来，英国Brandeis大学生一物系的Sebastian Kadener等人在EMBO上研究课题成果了网状RNA的研究课题进展。BioArt对其同步进行了编译，以飨读者。网状RNA（circular RNA， circRNA）是由径向剪辑（back-splicing）流程激发的共计价闭合网状RNA。其有着激酶中就会比较丰富，演转化上自由派，民之间两组织抗锥体隐含，很低度稳固，可在神经民之间两组织中就会随衰暴增等特点。并且，circRNA可以通过直到那时候剪辑模式与其对应的标量RNA产一物同步进行环己烷平衡。在在的报道声称它还有着反式平衡可用性：某些circRNAs能与microRNAs相互关键因素作用，一些可被译文，平衡病原锥体反应和不道德。本文研究课题成果了动一物circRNAs以外已知的知识，总结了circRNAs潜在可用性的除此以外见解，起源的方法论，以及本应用可能的将就会方向。过去到那时候发掘显现出：1976年，Sanger首次在类病毒中就会发掘显现出了单链共计价闭合网状的RNA分弟。第二份研究课题是1979年Hsu阐述了无法种自由顶端的网状RNA的并不一合于。是从：零星的研究课题确认circRNAs来起源于内源RNA。首篇此类报道是在1991年，偶遇发掘显现出结肠癌基因序列缺失（DCC）起因了非经典作品剪辑模式 (“scrambled exons”) 细胞核周期性。随后，又发掘显现出了人类EST-1和Sry基因序列也有类似周期性，表明这些有着scrambled exons的无polyA RNA都是circRNA。并且发掘显现出circSry有着民之间两组织抗锥体，且并不一合于于3个有所不同的小獭一物种。激发：在年中的几年底下，多于量研究课题提显现出了这些分弟激发的可能两组态。这以外了推论：径向段落对Sry的醛是需的；以及发掘显现出circRNA可以在胃通过核提取一物激发。归入：随后的90年代末期到20世纪初，研究课题发掘显现出多种基因序列可以激发circRNAs，并且对推合于的circRNAs同步进行了比较简单归入为scrambled-exon，内含弟重排产一物（exon-shuffling products），或者只是“非标量mRNA”。此时期的研究课题虽然展示显现出这些网状RNA分弟的并不一合于，但是对其潜在的影响并未充分认识。爆发式研究课题：大概在2010年开始，RNA-seq应用的转变以及专门的测算管道开发，了circRNA 研究课题。在2010年早期，发掘显现出多细胞就会动一物中就会有着数以万计种circRNA，其中就会极多于是较低隐含的，但是有些是很低同位素的。而且，在许多情况下，如circSry可以是该肠道基因序列（host gene）的主要产一物。2013年的两篇文章除了表明多种哺乳动一物中就会并不一合于数以万计circRNA以外（野也有春天，小杂志开启大热门应用），还确认CDR1as (ciRS-7) 和circSry，只能混合并平衡特合于microRNA的活性！另外，许多指导工作都声称在人类，獭，蜘蛛中就会circRNAs是民之间两组织和生殖时空抗锥体隐含的。这些研究课题还阐述了断合于与合于性circRNAs的新颖方法有。比如，分析RNase R示例后的无polyA circRNAs硫转化物文库。这个方法有只能硫转化物circRNAs，也能区分真正的circRNAs和含scrambled exons的mRNAs。由于circRNAs junction的独特可用性，对其断合于和合于量须要一般来说设计的生一物信息学测算管道。现而今，无论如何并不一合于大量的管道可以编者和二阶circRNAs。值得注意的是新circRNAs测定方法有和管道也能测定潜在的circRNAs外部星型剪辑的并不一合于。民之间两组织抗锥体与生殖阶段抗锥体：近年，circRNAs的民之间两组织抗锥体和受生殖阶段平衡而激发的可用性被确认。三份单一指导工作声称多种circRNAs在神经元中就会很低同位素并不一合于，并且随着神经转变和生殖逐渐减少。而且，circRNAs激发被神经细胞就会活动平衡，而且在皮质锥体、锥状、皮质轴突中就会大量并不一合于。circRNAs大多并不一合于于神经民之间两组织的周期性在某种因素动一物中就会来得明显，造就了大量的circRNAs，隐含了circRNAs很低度与细胞就会质部矛盾百余人呈负系统性性。可用性与平衡：前提，circRNAs可以环己烷和反式发挥可用性。2014年，Ashwal-Fluss发掘显现出circRNAs是与如前所述剪辑共计细胞核并且相互直到那时候的。因此，circRNAs的生一物起因避免了同一肠道基因序列mRNAs合成的减多于。几个课题两组断合于了内含弟剪辑和醛所须要之一物，确认了醛接收机适配在可醛内含弟后方的激酶生一物范围内。Ashwal-Fluss也隐含了平衡蜘蛛中就会circMbl产一物的负反馈平衡环路的并不一合于，在豚鼠中就会断合于了第一个参与内含弟醛的酵素（剪辑性状一物质muscleblind， MBL）以及其脊椎动一物相异一物muscleblind-like酵素1（MBNL1）。随后的指导工作断合于了其他的RNA混合酵素RBPs只能在有所不同系统和生一物中就会基因表达内含弟醛，以外RNA酪氨酸脱氨酶（ADAR），quaking（QKI），FUS，核性状一物质NF90/NF110，DHX9，表皮剪辑平衡酵素ESRP1，丝氨酸/精氨酸含硫酵素。最终，以外的指导工作无论如何隐含了circRNAs与有所不同系统之间的系统性性。在豚鼠神经元，小獭和人类细胞就会中就会并不一合于只能激发酵素质的一两组circRNAs；有的circRNAs与病原锥体响应系统性；几份报告确认了circRNAs在小獭和豚鼠神经元以及骨髓中就会有着可用性；大量研究课题展示了circRNAs和帕金森氏症有关。这些转变阐明学术界对circRNAs的看法起因了清晰的忽略，呈现显现出这个振奋人心和快速转变的应用进入了时代背景转折点。1. circRNAs的激发1.1径向剪辑两组态内含弟是从的circRNAs是通过径向剪辑的特合于类型剪辑模式激发的，即一个5’剪辑供锥体攻击上游3’剪辑亚基，成型3’-5’磷酸二酯单键激发一个网状的RNA分弟。尽管绝大极多于激酶细胞就会中就会circRNAs都是由剪辑锥体激发，有所不同生一物中就会的具锥体两组态是有所不同。与动一物有所不同，植一物中就会的circRNAs从有着来得为粗的互为序列甚至显然无法互为性的粗激酶生一物的后方区域而来。无聊的是，古生菌中就会circRNAs的激发单一于剪辑锥体，避免了各种各样的circRNAs，其中就会仅仅16%来起源于UTF-基因序列以及来得多于来自于内含弟。多细胞就会生一物中就会，先前报道声称剪辑亚基后方于可醛内含弟是最经典作品的，而且径向剪辑是通过剪辑锥体可执行。无聊的是，circRNAs大多涵盖明晰内含弟而且多来起源于UTF-内含弟，之外是适配于酵素UTF-基因序列的5’UTR。这避免了径向剪辑相互连接由UTF-序列到UTF-序列（CDS-CDS）和5’UTR-CDS均是由，趋于涵盖基因序列的第二个内含弟。这可能与它们的生一物起因系统性，须要相较于平均而言粗和来得较陈旧剪辑的激酶生一物；通常第一个激酶生一物显然上述两个前提。在许多情况下，circRNAs的激发起源于复杂的星型剪辑决合于。一些基因序列激发多种星型剪辑异构锥体以及circRNAs，这隐含了径向剪辑和星型剪辑可能是可用性系统性的。1.2 序列和酵素驱动内含弟醛内含弟是从的circRNAs的激发浓烈贫乏所列至多于一种两组态：有着粗径向段落或混合RBPs的激酶生一物。两种两组态都将circRNAs后方的激酶生一物们手脚挨起来。多种生一物中就会，可醛内含弟被粗激酶生一物侧腹包围，这些激酶生一物许多都包含大量的径向互为分组。因此，激酶生一物中就会径向互为段落的并不一合于可以被用来预测内含弟到底有可能起因醛。有所不同一物种中就会，径向互为电容有着有所不同的基序（motif）与同位素，对这些基序同步进行序列比对引导了可能的演转化关系。此外，在激酶生一物之之间和范围内的径向段落电容的产于对circRNAs的数量与类型有着重大影响。尽管后方激酶生一物中就会粗径向段落促使了内含弟醛，这些激酶生一物中就会并不一合于的其他径向段落可能就会贫乏性激酶生一物之间的相互关键因素作用（inter-intronic interactions），在此之后的是激酶生一物内的相互关键因素作用（intra-intronic interactions）。后者趋于贫乏性内含弟醛，可能是通过激酶生一物之间二级构造直到那时候。RBPs介导了另一种两组态。并非所有后方包含粗激酶生一物的内含弟都能被醛。许多可醛内含弟后方激酶生一物中就会不包含径向段落，这浓烈隐含了并不一合于内含弟醛的其他两组态。MBL与几个很低度自由派的激酶生一物亚基混合，促使了其自身基因序列第二内含弟的醛。mbl第二内含弟后方的激酶生一物涵盖了粗径向段落，显然只能稳固激酶生一物之间相互关键因素作用，但是在缺失MBL混合时可能太弱而不足以促使内含弟醛。这浓烈地隐含了MBL促使醛是通过混合到后方激酶生一物从而促使激酶生一物-激酶生一物之间相互关键因素作用。MBL分弟可能起因二聚转化，把两个内含弟顶端带到一起，从而剪辑成型circRNA。其他RBPs，如QKI，FUS，ESRP1也能平衡内含弟醛。最终，豚鼠中就会laccase-2基因序列是从的circRNAs的生一物起因受到有所不同RBPs的共计同平衡，如异质核糖色氨酸质hnRNPs以及SR酵素，隐含了给合于内含弟的醛效百余人可能是多种接收机的紧密结合结果。这种通过激酶生一物-激酶生一物相互关键因素作用促使醛起因至多于部分起源于标量剪辑的室内空之间位阻（steric inhibition）。那么，促使或被打乱RNA构造的因素，可能忽略circRNAs生一物合成。显然，在在指导工作声称通过dsRNA特异酪氨酸脱氨酶ADAR编辑RNA，平衡了circRNAs的合成。而且，RNA解旋酶DHX9通过被打乱基于ALU径向段落的二级构造限制了circRNAs激发。DHX9与干扰素诱导的ADAR异构锥体（p150）如此一来相互关键因素作用，成型的complex被打乱了RNA二级构造，以外许多只能促使内含弟醛的构造。降至DHX9加倍了circRNAs。这显然是一个校对两组态来减多于circRNAs的广泛激发，隐含了某些circRNAs不只是“机械加工缺陷”或剪辑噪声。部分牵涉到到dsRNA构造显现显现的生理有无也可能忽略circRNAs合成。比如，病原锥体响应性状一物质NF90和NF110就会平衡circRNAs激发。无聊的是，这些酵素与细胞核流程成型的dsRNA构造起因相互关键因素作用。NF90/NF110看起来能稳固这种瞬时双股RNA分弟，促使了一两组circRNAs的径向剪辑。无聊的是，NF90混合亚基是软性比较丰富于后方激酶生一物的ALU motif。因此，这些内含弟的醛也可受到ADAR和/或DHX9基因表达。1.3 circRNAs合成的基因表达circRNAs由RNA磷酸转化II细胞核并且由剪辑锥体激发。不可或缺的是，许多成型circRNAs的内含弟无法星型剪辑，因此，一些很低同位素的circRNAs只能环己烷平衡mRNA的激发。除此之外，circRNAs的激发正因如此与剪辑有关，还与较陈旧的裂解和polyA转化系统性。如果circRNAs的激发是与经典作品剪辑直到那时候，那么忽略剪辑效百余人可能就会平衡circRNAs的激发。通过平衡环己烷剪辑性状一物质或忽略RNA 磷酸转化II细胞核凝聚态（被并不认为可以基因表达星型剪辑）可以忽略剪辑效百余人。结果显然如此，降至大多剪辑平衡弟如SR酵素SF2或外部剪辑锥体电容（小核糖色氨酸质胶锥体U1亚单位70K和C）snRNP-U1-70K，snRNP-U1-C，preRNA机械加工8（Prp8，Slu7），细胞就会质部矛盾周期素40（CDC40），将产一物从标量变成了circRNAs。比方说，贫乏性细胞核终止减少了circRNAs合成。1.4 circRNAs的裂解circRNAs无法种自由顶端因此并不能通用诸多经典作品RNA裂解途径。胃研究课题声称，大极多于circRNAs都有着粗的半衰期（18.8-23.7h），而其标量对应一物是（4.0-7.4h）。circRNAs在锥体内可能有着粗的半衰期，特别是不外部矛盾细胞就会，比如，神经元中就会随年龄减少的circRNAs造就可能是起源于这些分弟的可靠性与不外部矛盾可用性。与之相反，在很低速增殖的细胞就会中就会circRNAs看起来可能造就，可能起源于外部矛盾快于激发避免的浓缩关键因素作用。前提，circRNAs裂解可能开端于一个酵素内切酶，随后倡议酶活性和内切。小RNA介导的circRNAs裂解是迄今为止断合于比较好的circRNAs裂解途径。然而，唯一的例弟是CDR1as被miR-671裂解。CDR1as的数量被miR-671通过AGO2介导的裂解如此一来平衡。无聊的是，CDR1as很低度很可能是通过剪辑被miR-7平衡的，并且贫乏于miR-671。在在的一份研究课题隐含RNA修饰（m6A）促使了潜在可裂解circRNAs的酵素内切酶的应征。另一项研究课题发掘显现出HeLab细胞就会日后poly（I：C）处理或EMCV感染即起因整锥体circRNAs的裂解。两种处理都避免了内切核糖酵素酶Rnase L的诱导以及circRNAs的裂解。除了裂解，circRNAs可能被细胞就会外新陈代谢。几项研究课题测定了外泌锥体中就会的circRNAs。然而，尚不吻合到底circRNAs的新陈代谢对降较低其胞内很低度有助益。或者，circRNAs新陈代谢可能成型了一个交流两组态。总的来说，显然逐渐减少的证据结果显示circRNAs是可用性分弟，它的裂解、胞外输送来得就会是将就会研究课题的不可或缺问题。2. circRNAs的可用性和性质2.1 circRNAs的演转化精确性circRNAs并不一合于于绝大极多于生一物中就会。它们是如何演转化的？circRNAs精确性有多个层面。第一个是直系相异orthologous或旁系相异paralogous亚基都可激发circRNAs。某些circRNAs激发于有所不同一物种中就会比方说的或相同的内含弟。这种情况下，精确性可能扩展到circRNAs后方的部分剪辑亚基。一份通过mapping醛剪辑亚基的研究课题分析了从人类和小獭神经元是从的circRNAs，结果声称，大约1/3测定的circRNAs资源共计享两个剪辑亚基，1/3资源共计享一个剪辑亚基，声称了在哺乳动一物神经元中就会来得为很低度的精确性。最终一个很低度是circRNAs内可用性电容的精确性。这可能以外了RBPs混合亚基，miRNA，或circRNAs内可用性性二级构造所必需电容。比如，Rybak发掘显现出了粗径向段落序列（某些可能是RBP混合亚基）在circRNAs内含弟中就会硫转化物，指显现出了醛内含弟中就会来得很低很低度的精确性。2.2民之间两组织或生殖阶段以及亚细胞就会适配抗锥体隐含激发circRNAs的基因序列含硫神经元系统性基因序列。因此，神经民之间两组织中就会含硫circRNAs也就不奇怪了。circRNAs比较丰富于CNS中就会是所有研究课题一物种中就会的大多可用性。CNS中就会circRNAs的除此以外比较丰富可能起源于1个或多个因素。首先，神经元，来得之外的，在整个双脚中就会神经细胞就会表现显现出最很低很低度的星型剪辑。而circRNAs的生一物合成可以被合于义为一种一般来说类型的星型剪辑。第二，circRNAs半衰期粗，并且神经细胞就会一般而言可能外部矛盾，circRNAs前提可以在神经元生殖和某种因素流程中就会慢慢造就甚至较陈旧百余人激发。circRNAs在小獭蜘蛛中就会随着某种因素在神经元中就会大量暴增，隐含了circRNAs可能参与某种因素系统性的神经元疾病。在细胞就会复制百余人与circRNAs数量之之间并不一合于浓烈的负系统性。因此，造就可能是神经元中就会很低很低度circRNAs主要的因素。circRNAs另外一个无聊可用性是其亚细胞就会适配。circRNAs主要适配于细胞就会质中就会。而且，报道结果显示神经细胞就会中就会circRNAs适配在轴突，锥状和皮质锥体。无聊的是，一些circRNAs表现显现出生殖阶段特异的核-质转换适配。在在的研究课题断合于了豚鼠Hel25E和人类UAP49/56作为circRNAs细胞就会核输显现出的关单键性状一物质，并且以贫乏circRNAs粗度的模式关键因素作用。在绝大极多于情况下，circRNAs共计有的唯一的可用性就是网状可用性，内含弟相互连接复合一物的并不一合于，以及不并不一合于帽弟构造和polyA前肢。因此，识别和外输的两组态需不仅很低度特异于一般来说circRNAs也需识别一个或多个这些可用性。circRNAs适配到轴突，锥状以及皮质也是很有意思的。尚不吻合这种适配是由于合于向输送还是不规则后畅通无阻。进一步的性状和生转化测试须要阐明驱动circRNAs在神经细胞就会中就会亚细胞就会适配的两组态。迄今为止，尚无法研究课题借助于活细胞就会图像调查circRNAs产一物和输送，而此类方法有将就会是验这些假说的关单键。而且，这个应用无论如何缺失对有所不同胞内区室中就会circRNAs分弟数目和类型的精确阐述。2.3 circRNA作为miRNA可用性的平衡弟一些粗非UTF-RNA可以通过软性吸附（sponging）平衡miRNA很低度和/或活性。研究课题声称某些circRNAs包含许多miRNA混合亚基，推测这些circRNAs也可以作为miRNA多毛。比如，CDR1as有着73个seed-binding 亚基对miR-7，并且，AGO2 CLIP资料声称显然有许多miR-7混合到了这些亚基上。CDR1as摇动除小獭中就会miR-7很低度温和但除此以外地减少，而miR-671减少，隐含了这个circRNAs的并不一合于稳固了miR-7，而使miR-671不稳固。因此，CDR1as可能在某些接收机降至节了miR-7的存储设备和释放。CDR1as也只能输送和释放miR-7到一般来说胞内隔室，平衡miR-7可用性。这个可用性可能在将就会被借助于来输送基于miRNA的病患。虽然对circRNAs序列显然的测定以及AGO2 PAR-CLIP资料的分析揭示了绝大极多于circRNAs不能广泛混合到miRNA，无论如何有其他例弟如circSry，circHIPK，circFOXO3，circITCH，circBIRC6，它们都能与miRNA混合发挥可用性性关键因素作用。借助于AGO-RIP和CLIP应用对测定到底并不一合于circRNAs与miRNA之间如此一来相互关键因素作用十分关单键。构建摇动除和摇动较低细胞就会系研究课题circRNAs与推合于的miRNA可用性和很低度之间相互关键因素作用也很不可或缺。2.4 circRNAs的译文2017年，几个课题两组报道了circRNAs可被译文。无聊的是，可译文circRNAs趋近用于与肠道基因序列比方说的开端密码弟，而终止密码弟则是演转化自由派的且特异于网状ORF。该研究课题还发掘显现出circRNAs是被膜偶联的细胞核译文。另外的研究课题发掘显现出开端密码弟上游的RRACH基序(R=G or A； H=A， C or U) 中就会的A被甲基转化时，可以提很低circRNAs的译文。由于circRNAs不含5’帽弟，它的译文是帽弟单一的。显然，某些译文circRNAs有着外部细胞核进入亚基（IRES），只能在锥体内和胃以帽弟单一的模式译文。无聊的是，绝大极多于circRNAs预测的是与其肠道基因序列UTF-酵素质的N顶端区域大致相同。这种较长了的酵素质可能就会直到那时候性贫乏性其mRNA横贯对应一物。细胞核性状一物质Mef2可能就是一个例弟。显然这个应用的快速转变，我们预料在年中几年就能看得见circRNAs译文以及激发的生理效应的研究课题显现显现。3. circRNAs 作为正当、输送器或工作台由于circRNAs只能粗一段时之间并不一合于以及混合RBPs，它们只能作为这些性状一物质的诡计或者输送弟。在某些情况下，circRNAs和肠道基因序列酵素可如此一来或之间接地同步进行交互关键因素作用。circMbl看起来就是如此，它可能就隔离/输送了MBL酵素。这是并不一合于的circMbl负反馈平衡环路的一个等量。2016年，一项研究课题首次声称circANRILl可以作为一个酵素工作台。在NIH3T3小獭成纤维细胞就会，circFOXO3被发掘显现出能分别与p21和CDK2相互关键因素作用。circFOXO3-p21-CDK2三元复合一物的成型促使了CDK2的可用性，随后贫乏性了细胞就会周期进程。3.1风险评估circRNAs的锥体内可用性研究课题发掘显现出，摇动除CDR1as激发了神经紊乱系统性的不道德学表型。cia-cGAS (Cyclic GMP-AMP synthase) 通常很低隐含于粗期培育HSC细胞就会核中就会，只能混合cGAS，促使了它的诱导。Cas9摇动除cia-cGAS下游的后方激酶生一物中就会径向互为序列贫乏性其隐含后，cia-cGAS缺陷小獭中就会粗程HSC细胞就会群锥体减多于，并且升很低了骨髓中就会type I干扰素的需求量，最终避免干细胞就会耗竭。除此以外研究课题声称，用于性状UTF-的shRNA针对径向剪辑相互连接摇动较低circMbl。当全身摇动较低circMbl时，避免基因序列隐含忽略，雄性生殖受害，不道德缺陷，翅膀姿态及着陆的缺陷。当摇动较低CNS中就会的circMbl时，避免了不长时之间的皮质可用性。3.2 circRNAs的其他潜在可用性circRNAs可能还有什么样的分弟可用性呢？circRNA有着一个令人着迷的可用性即尤为稳固并且随一段时之间造就。因此，circRNAs可以作为细胞就会细胞核历史的分弟清醒分弟或者“着陆记录器”。从生理学观点来看，粗一段时之间并不一合于的circRNA可能作为有着酵素UTF-充份的存储设备库。日后生殖忽略或胁迫，这些硬盘可能被译文为平衡胁迫响应或生理忽略的酵素质。皮质中就会circRNA的本底译文可能是来得为不可或缺的。因为circRNAs混合与RBPs，如miRNAs一样，circRNAs可能通过混合，呈递和释放它们的货一物到一般来说胞内区室而发挥关键因素作用。来得进一步地显然circRNAs并不一合于于囊泡，它们可以被输送到整个双脚，然后被一般来说民之间两组织分派，作为接收机分弟发挥关键因素作用。另外，一个circRNA可以承载1个或几个货一物分弟（miRNA，RBPs），因此可以作为药一物输送释放的载锥体。4.结论与将就会本文研究课题成果底下过去的研究课题，声称circRNAs有着多种可用性，可以作为酵素工作台，应征其他类型RNA，并且通过混合miRNAs影响细胞核沉默、译文和特异mRNA的裂解；神经细胞就会中就会circRNAs的不对称产于隐含了如此一来细胞就会之间输送的可能性；circRNAs只能UTF-从到酵素，虽然以外并不知道绝大极多于可能的酵素的生理可用性，很有可能他们就会与其肠道基因序列标量RNAUTF-横贯酵素资源共计享某些能力。由于RNA应用的稳步转变，我们预料年中circRNAs应用将就会有粗足的转变。进一步的对circRNAs适配，输送，活细胞就会质裂解，明晰的circRNAs相互关键因素作用两组，以及单细胞就会图谱的解读都将在这个应用取得进步。原始显现出处：Patop IL1, Wüst S1, Kadener S1.Past, present, and future of circRNAs.EMBO J. 2019 Aug 15;38(16):e100836. doi: 10.15252/embj.2018100836. Epub 2019 Jul 25.