环状RNA的过去，过去与未来

“所有的真理都经历三个阶段。第一，被嘲讽。第二，被激烈反对。第三，被认定且是不言而喻的。”——Arthur Schopenhauer的环RNA是近些年的研究成果热点。近来，美国Brandeis大学生物形体系的Sebastian Kadener等人在EMBO上研究成果报告了的环RNA的研究成果进展。BioArt对其完成了编译，以飨读者。的环RNA（circular RNA， circRNA）是由启动时定格（back-splicing）过程转所谓成的共价闭合的环RNA。其不具备酵母菌反应中的多样所谓，变异上激进，许多组织免疫系统强调，较偏离地牢固，可在脑许多组织中的随衰累积等表现形式。并且，circRNA可以通过竞争者定格方式将与其对应的等价RNA副产物完成苯基恒定。早先的报道断定它还不具备格氏试剂恒定程序：某些circRNAs能与microRNAs粒次子，一些可被中的文，恒定免疫系统反应和不当。本文研究成果报告了类动物circRNAs目前可知的知识，归纳了circRNAs潜在程序的最新见解，起源的概念，以及本层面可能会的格外全面性方向。只不过到现在断定：1976年，Sanger首次在类病毒中的断定了单链共价闭合的环的RNA底物。第二份研究成果是1979年Hsu描绘了未自由内侧的的环RNA的实际上。是从：在在的研究成果证实circRNAs是从于内源RNA。首篇此类报道是在1991年，偶然断定大肠癌基因组有缺陷（DCC）起因了非经典定格方式将 (“scrambled exons”) 特异性震荡。随后，又断定了本能EST-1和Sry基因组也有类似震荡，断定这些不具备scrambled exons的无polyA RNA都是circRNA。并且断定circSry不具备许多组织免疫系统，且实际上于3个相异的类动物模型亚种。转所谓成：在再一的几年中的，少量研究成果提借助于了这些底物转所谓成的可能会程序。这包含了假设：启动时重复采用对Sry的亚胺是必需的；以及断定circRNA可以在粘液通过核反应有效成分转所谓成。归类：随后的90七十年代末期到20世纪末，研究成果断定多种基因组可以转所谓成circRNAs，并且对推断的circRNAs完成了有用归类为scrambled-exon，外显次子重排副产物（exon-shuffling products），或者只是“非等价mRNA”。此时期的研究成果虽然断定了这些的环RNA底物的实际上，但是对其潜在的影响并未充分认识。爆发式研究成果：大概在2010年开始，RNA-seq最举足轻重技术的发展以及专门的量度管路开发新，了circRNA 研究成果。在2010年以前，断定多细胞内类动物中的不具备成千上万种circRNA，其中的基本上是偏高强调的，但是有些是较偏高总质量的。而且，在许多情况下，如circSry可以是该寄生虫基因组（host gene）的主要副产物。2013年的两篇篇名除了断定多种哺乳类动物中的实际上成千上万circRNA以外（野也有夏天，小杂志开启大热点层面），还证实CDR1as (ciRS-7) 和circSry，必需转所谓并恒定特定microRNA的活命性！另外，许多社会活动都断定在本能，豚鼠，苍蝇中的circRNAs是许多组织和愈合时空免疫系统强调的。这些研究成果还描绘了确认与定性circRNAs的新奇作法。比如，样本分析RNase R预检视后的无polyA circRNAs富含角川书店。这个作法必需富含circRNAs，也能区分确实的circRNAs和含scrambled exons的mRNAs。由于circRNAs junction的独特适应性，对其确认和计量必需特殊的设计的生物形体信息学量度管路。现而今，之前实际上大量的管路可以注解和量所谓circRNAs。在在的是新circRNAs检查作法和管路也能检查潜在的circRNAs之外可控定格的实际上。许多组织免疫系统与愈合阶段免疫系统：近些年，circRNAs的许多组织免疫系统和曾受愈合阶段恒定而转所谓成的适应性被证实。四份独立国家社会活动断定多种circRNAs在脑元中的较偏高总质量实际上，并且随着脑分所谓和愈合慢慢地减少。而且，circRNAs转所谓成被脑元活命动恒定，而且在微管形体、神经纤维、微管脑纤维中的大量实际上。circRNAs普遍实际上于脑许多组织的震荡在中毒者类动物中的格外明显，曾受益了大量的circRNAs，隐含了circRNAs素表层与增殖赴援呈点状性。程序与恒定：前提，circRNAs可以苯基和格氏试剂发挥程序。2014年，Ashwal-Fluss断定circRNAs是与常规定格共特异性并且相互竞争者的。因此，circRNAs的生物形体起因造成了了同一寄生虫基因组mRNAs多肽的减少。几个课题组确认了外显次子定格和亚胺所必需之物，证实了亚胺信号构建在可亚胺外显次子后方的外显次子之内。Ashwal-Fluss也隐含了恒定苍蝇中的circMbl副产物的负反馈恒定环路的实际上，在臭虫中的确认了第一个积极参与外显次子亚胺的核反应糖形体（定格qmuscleblind， MBL）以及其两栖类动物同义物muscleblind-like核反应糖形体1（MBNL1）。随后的社会活动确认了其他的RNA转所谓核反应糖形体RBPs必需在相异该系统和生物形体中的转录外显次子亚胺，包含RNA磷酸所谓脱氨蛋白酶（ADAR），quaking（QKI），FUS，核反应qNF90/NF110，DHX9，腺体定格恒定核反应糖形体ESRP1，赖氨酸/精氨酸蕴含核反应糖形体。先前，目前的社会活动之前解释了circRNAs与相异该系统相互间的涉及性。在臭虫脑元，类动物模型和本能细胞内中的实际上必需转所谓成核反应糖形体表层的四组circRNAs；有的circRNAs与免疫系统响应涉及；几份报告证实了circRNAs在类动物模型和臭虫脑元以及骨髓中的不具备程序；大量研究成果展览了circRNAs和癌症有关。这些发展说明了科学界对circRNAs的看法起因了清晰的相反，呈现借助于这个振奋人心和慢速速发展的层面重回了时代转折点。1. circRNAs的转所谓成1.1启动时定格程序外显次子是从的circRNAs是通过启动时定格的特定子类定格方式将转所谓成的，即一个5’定格供形体攻击中游3’定格基因座，逐步形成3’-5’N-键转所谓成一个的环的RNA底物。尽管绝大基本上酵母菌反应细胞内中的circRNAs都是由定格形体转所谓成，相异生物形体中的的具形体程序是相异。与类动物相异，植物中的的circRNAs从不具备极其粗壮的也就是说碱基甚至完全未也就是说性的总长外显次子的后方范围内而来。像是的是，古生酵母中的circRNAs的转所谓成独立国家于定格形体，造成了了各种各样的circRNAs，其中的仅仅16%是从于UTF-基因组以及格外少来自于外显次子。多细胞内生物形体中的，先前报道断定定格基因座后方于可亚胺外显次子是最经典的，而且启动时定格是通过定格形体继续执行。像是的是，circRNAs普遍包含完整外显次子而且多是从于UTF-外显次子，特别是构建于核反应糖形体UTF-基因组的5’UTR。这造成了了启动时定格连接由UTF-碱基到UTF-碱基（CDS-CDS）和5’UTR-CDS分成，略显包含基因组的第二个外显次子。这可能会与它们的生物形体起因涉及，必需相较于千分之而言格外总长和格外偏高效定格的外显次子；通常第一个外显次子满足上述两个应以。在许多情况下，circRNAs的转所谓成意指复杂的可控定格决定。一些基因组转所谓成多种可控定格异构形体以及circRNAs，这隐含了启动时定格和可控定格可能会是程序涉及的。1.2 碱基和核反应糖形体动力外显次子亚胺外显次子是从的circRNAs的转所谓成强烈依赖性以下非常少一种程序：不具备总长启动时重复采用或转所谓RBPs的外显次子。两种程序都将circRNAs后方的外显次子们紧紧老是起来。多种生物形体中的，可亚胺外显次子被总长外显次子侧腹重重包围，这些外显次子许多都掺入大量的启动时也就是说以此类推。因此，外显次子中的启动时也就是说重复采用的实际上可以被用来预测外显次子应该或许会起因亚胺。相异亚种中的，启动时也就是说电容不具备相异的基序（motif）与总质量，对这些基序完成碱基比对指示了可能会的变异彼此间。此外，在外显次子之相互间和之内的启动时重复采用电容的栖息于对circRNAs的量与子类不具备重大影响。尽管后方外显次子中的总长启动时重复采用有助于了外显次子亚胺，这些外显次子中的实际上的其他启动时重复采用可能会会消除外显次子相互间的粒次子（inter-intronic interactions），取而代之的是外显次子内的粒次子（intra-intronic interactions）。后者略显消除外显次子亚胺，可能会是通过外显次子相互间二级结构上竞争者。RBPs介导了另一种程序。并非所有后方掺入总长外显次子的外显次子都能被亚胺。许多可亚胺外显次子后方外显次子中的仅有有启动时重复采用，这强烈隐含了实际上外显次子亚胺的其他程序。MBL与几个较偏离地激进的外显次子基因座转所谓，有助于了其自身基因组第二外显次子的亚胺。mbl第二外显次子后方的外显次子包含了粗壮启动时重复采用，却是必需牢固外显次子相互间粒次子，但是在不够MBL转所谓时可能会太弱而难于有助于外显次子亚胺。这强烈地隐含了MBL有助于亚胺是通过转所谓到后方外显次子从而有助于外显次子-外显次子相互间粒次子。MBL底物可能会起因二聚所谓，把两个外显次子内侧带到一起，从而定格逐步形成circRNA。其他RBPs，如QKI，FUS，ESRP1也能恒定外显次子亚胺。先前，臭虫中的laccase-2基因组是从的circRNAs的生物形体起因曾受到相异RBPs的共同恒定，如异表层核反应糖核反应核反应糖形体hnRNPs以及SR核反应糖形体，隐含了给定外显次子的亚胺效赴援可能会是多种信号的构建结果。这种通过外显次子-外显次子粒次子有助于亚胺起因非常少之外意指等价定格的空相互间位阻（steric inhibition）。那么，有助于或被打乱RNA结构上的因素，可能会相反circRNAs生物形体多肽。确实，早先社会活动断定通过dsRNA特异磷酸所谓脱氨蛋白酶ADAR总编辑RNA，恒定了circRNAs的多肽。而且，RNA解旋蛋白酶DHX9通过被打乱基于ALU启动时重复采用的二级结构上限制了circRNAs转所谓成。DHX9与干扰素诱导的ADAR异构形体（p150）并不必需粒次子，逐步形成的复合形体被打乱了RNA二级结构上，包含许多必需有助于外显次子亚胺的结构上。下调DHX9再加了circRNAs。这却是是一个校对程序来减少circRNAs的较广转所谓成，隐含了某些circRNAs不只是“加工缺陷”或定格噪声。之外牵涉到到dsRNA结构上借助于现的环境因素情况下也可能会相反circRNAs多肽。比如，免疫系统响应qNF90和NF110会恒定circRNAs转所谓成。像是的是，这些核反应糖形体与特异性过程逐步形成的dsRNA结构上起因粒次子。NF90/NF110像是能牢固这种瞬时多肽RNA底物，有助于了四组circRNAs的启动时定格。像是的是，NF90转所谓基因座是赖氨酸多样所谓于后方外显次子的ALU motif。因此，这些外显次子的亚胺也可曾受到ADAR和/或DHX9转录。1.3 circRNAs多肽的转录circRNAs由RNA聚合蛋白酶II特异性并且由定格形体转所谓成。举足轻重的是，许多逐步形成circRNAs的外显次子未可控定格，因此，一些较偏高总质量的circRNAs必需苯基恒定mRNA的转所谓成。除此之外，circRNAs的转所谓成不止与定格有关，还与偏高效的裂解和polyA所谓涉及。如果circRNAs的转所谓成是与经典定格竞争者，那么相反定格效赴援可能会会恒定circRNAs的转所谓成。通过恒定苯基定格q或相反RNA 聚合蛋白酶II特异性流形体动力学（被看来可以转录可控定格）可以相反定格效赴援。结果确实如此，下调普遍定格恒定次子如SR核反应糖形体SF2或核反应心定格形体电容（小核反应糖核反应核反应糖形体颗粒U1亚基本单位70K和C）snRNP-U1-70K，snRNP-U1-C，preRNA加工8（Prp8，Slu7），增殖周期素40（CDC40），将副产物从等价变成了circRNAs。同样，消除特异性终止减少了circRNAs多肽。1.4 circRNAs的代谢circRNAs未自由内侧因此并不能通用诸多经典RNA代谢都能。粘液研究成果断定，大基本上circRNAs都不具备格外总长的同位素（18.8-23.7h），而其等价对应物是（4.0-7.4h）。circRNAs在形体液可能会不具备格外总长的同位素，尤其是不分裂细胞内，比如，脑元中的随千分之年龄减少的circRNAs曾受益可能会是意指这些底物的牢固度与不分裂适应性。与之相反，在较偏高速增殖的细胞内中的circRNAs像是一定会曾受益，可能会意指分裂慢速于转所谓成造成了的挥发作用。前提，circRNAs代谢可能会是从于一个多肽内切蛋白酶，随后联合外切和内切。小RNA介导的circRNAs代谢是迄今为止确认比较好的circRNAs代谢都能。然而，唯一的举例来说是CDR1as被miR-671代谢。CDR1as的量被miR-671通过AGO2介导的代谢并不必需恒定。像是的是，CDR1as素表层很可能会是通过定格被miR-7恒定的，并且依赖性于miR-671。早先的一份研究成果隐含RNA修饰（m6A）有助于了潜在可代谢circRNAs的多肽内切蛋白酶的雇用。另一项研究成果断定HeLab细胞内迅即poly（I：C）检视或EMCV感染即起因整形体circRNAs的代谢。两种检视都造成了了内切核反应糖多肽蛋白酶Rnase L的作用于命以及circRNAs的代谢。除了代谢，circRNAs可能会被细胞内外激素。几项研究成果检查了外泌形体中的的circRNAs。然而，亦然不却是应该circRNAs的激素对增大其胞内素表层有贡献。或者，circRNAs激素可能会逐步形成了一个交流会程序。总的来说，考虑慢慢地减少的结论结果显示circRNAs是程序底物，它的代谢、胞外货物运输都会是格外全面性研究成果的举足轻重缺陷。2. circRNAs的特表层和性表层2.1 circRNAs的变异正确地性circRNAs实际上于绝大基本上生物形体中的。它们是如何变异的？circRNAs正确地性有多个层面。第一个是直系同义orthologous或旁系同义paralogous基因座都可转所谓成circRNAs。某些circRNAs转所谓成于相异亚种中的同样的或相同的外显次子。这种情况下，正确地性可能会扩大circRNAs后方的之外定格基因座。一份通过mapping亚胺定格基因座的研究成果样本分析了从本能和类动物模型脑元是从的circRNAs，结果断定，大约1/3检查的circRNAs对等两个定格基因座，1/3对等一个定格基因座，断定了在哺乳类动物脑元中的极其较偏离地的正确地性。先前一个素表层是circRNAs内程序电容的正确地性。这可能会包含了RBPs转所谓基因座，miRNA，或circRNAs内程序性二级结构上所必需电容。比如，Rybak断定了粗壮启动时重复采用碱基（某些可能会是RBP转所谓基因座）在circRNAs外显次子中的富含，指借助于了亚胺外显次子中的格外较偏高素表层的正确地性。2.2许多组织或愈合阶段以及亚细胞内构建免疫系统强调转所谓成circRNAs的基因组蕴含脑元涉及基因组。因此，脑许多组织中的蕴含circRNAs也就不奇怪了。circRNAs多样所谓于CNS中的是所有研究成果亚种中的的普遍特表层。CNS中的circRNAs的显着多样所谓可能会意指1个或多个因素。首先，脑元，格外特别的，在整个身形体中的脑元显借助于借助于最较偏高素表层的可控定格。而circRNAs的生物形体多肽可以被判别为一种特殊子类的可控定格。第二，circRNAs同位素总长，并且脑元不一定一定会分裂，circRNAs前提可以在脑元愈合和中毒者过程中的不断曾受益甚至偏高效赴援转所谓成。circRNAs在类动物模型苍蝇中的随着中毒者在脑元中的大量累积，隐含了circRNAs可能会积极参与中毒者涉及的脑元疾病。在细胞内复制赴援与circRNAs量之相互间实际上强烈的点状。因此，曾受益可能会是脑元中的较偏高素表层circRNAs主要的原因。circRNAs另外一个像是适应性是其亚细胞内构建。circRNAs主要构建于细胞内表层中的。而且，报道结果显示脑元中的circRNAs构建在轴突，神经纤维和微管形体。像是的是，一些circRNAs显借助于借助于愈合阶段特异的核反应-表层变换构建。早先的研究成果确认了臭虫Hel25E和本能UAP49/56作为circRNAs细胞内核反应输借助于的最举足轻重q，并且以依赖性circRNAs总长度的方式将作用。在绝大基本上情况下，circRNAs共有的唯一的特表层就是的环适应性，外显次子连接核反应糖形体的实际上，以及不实际上帽次子结构上和polyA尾巴。因此，鉴别和外输的程序必需不仅较偏离地特异于特殊circRNAs也必需鉴别一个或多个这些特表层。circRNAs构建到轴突，神经纤维以及微管也是很有意思的。亦然不却是这种构建是由于定向货物运输还是星体后驻留。全面性的遗传学和机械人实验必需概述动力circRNAs在脑元中的亚细胞内构建的程序。迄今为止，亦然未研究成果依靠活命细胞内缩放调查circRNAs副产物和货物运输，而此类作法则会是检验这些假说的最举足轻重。而且，这个层面仍然不够对相异胞内区室中的circRNAs底物比例和子类的正确地描绘。2.3 circRNA作为miRNA程序的恒定次子一些总长非UTF-RNA可以通过赖氨酸吸附（sponging）恒定miRNA素表层和/或活命性。研究成果断定某些circRNAs掺入许多miRNA转所谓基因座，猜测这些circRNAs也可以作为miRNA海绵。比如，CDR1as不具备73个seed-binding 基因座对miR-7，并且，AGO2 CLIP样本断定确实有许多miR-7转所谓到了这些基因座上。CDR1as敲除类动物模型中的miR-7素表层偏爱但显着地下降，而miR-671减少，隐含了这个circRNAs的实际上牢固了miR-7，而使miR-671不牢固。因此，CDR1as可能会在某些信号下恒定了miR-7的磁盘和释放。CDR1as也必需货物运输和释放miR-7到特殊胞内隔室，恒定miR-7程序。这个程序可能会在格外全面性被依靠来货物运输基于miRNA的治疗。虽然对circRNAs碱基完全的检查以及AGO2 PAR-CLIP样本的样本分析概述了绝大基本上circRNAs不能较广转所谓到miRNA，仍然有其他举例来说如circSry，circHIPK，circFOXO3，circITCH，circBIRC6，它们都能与miRNA转所谓发挥程序性作用。依靠AGO-RIP和CLIP最举足轻重技术对检查应该实际上circRNAs与miRNA相互间并不必需粒次子十分最举足轻重。协作敲除和敲偏高细胞内系研究成果circRNAs与推断的miRNA程序和素表层相互间粒次子也很举足轻重。2.4 circRNAs的中的文2017年，几个课题组报道了circRNAs可被中的文。像是的是，可中的文circRNAs反之亦然采用与寄生虫基因组同样的是从密码次子，而终止密码次子则是变异激进的且特异于的环ORF。该研究成果还断定circRNAs是被腹腔偶联的核反应糖形体中的文。另外的研究成果断定是从密码次子中游的RRACH基序(R=G or A； H=A， C or U) 中的的A被酪氨酸时，可以提较偏高circRNAs的中的文。由于circRNAs仅有5’帽次子，它的中的文是帽次子独立国家的。确实，某些中的文circRNAs不具备之外核反应糖形体重回基因座（IRES），必需在形体液和粘液以帽次子独立国家的方式将中的文。像是的是，绝大基本上circRNAs预测的是与其寄生虫基因组UTF-核反应糖形体表层的N内侧范围内相异。这种缩粗壮了的核反应糖形体表层可能会会竞争者性消除其mRNA全总长对应物。特异性qMef2可能会就是一个举例来说。考虑这个层面的慢速速发展，我们下半年在再一几年就能注意到circRNAs中的文以及转所谓成的环境因素effect的研究成果借助于现。3. circRNAs 作为圈套、货物运输器或木板由于circRNAs必需总长时相互间实际上以及转所谓RBPs，它们必需作为这些q的陷阱或者河运次子。在某些情况下，circRNAs和寄生虫基因组核反应糖形体可并不必需或相互间接地完成交互作用。circMbl像是就是如此，它可能会就隔绝/河运了MBL核反应糖形体。这是假定的circMbl负反馈恒定环路的一个溶质。2016年，一项研究成果首次断定circANRILl可以作为一个核反应糖形体木板。在NIH3T3类动物模型成纤维细胞内，circFOXO3被断定能分别与p21和CDK2粒次子。circFOXO3-p21-CDK2三元核反应糖形体的逐步形成不利于了CDK2的程序，随后消除了细胞内周期进程。3.1评估circRNAs的形体液程序研究成果断定，敲除CDR1as转所谓成了脑紊乱涉及的不当学表型。cia-cGAS (Cyclic GMP-AMP synthase) 通常较偏高强调于总长期培育出HSC细胞内核反应中的，必需转所谓cGAS，不利于了它的作用于命。Cas9敲除cia-cGAS下游的后方外显次子中的启动时也就是说碱基消除其强调后，cia-cGAS缺陷类动物模型中的总长程HSC细胞内群形体减少，并且升较偏高了骨髓中的type I干扰素的产量，最终造成了干细胞内耗竭。最新研究成果断定，采用遗传学UTF-的shRNA针对启动时定格连接敲偏高circMbl。当脸部敲偏高circMbl时，造成了基因组强调相反，雄性愈合致死，不当缺陷，尾巴姿势及飞行的缺陷。当敲偏高CNS中的的circMbl时，造成了了不正常的微管程序。3.2 circRNAs的其他潜在程序circRNAs可能会还有什么样的底物程序呢？circRNA不具备一个令人着迷的特表层即极其牢固并且随时相互间曾受益。因此，circRNAs可以作为细胞内特异性历史的底物记忆底物或者“飞行记录器”。从环境因素学观念来看，总长时相互间实际上的circRNA可能会作为不具备核反应糖形体UTF-潜能的磁盘库。迅即愈合相反或胁迫，这些磁盘器可能会被中的文为恒定胁迫响应或环境因素相反的核反应糖形体表层。微管中的circRNA的本底中的文可能会是极其举足轻重的。因为circRNAs转所谓与RBPs，如miRNAs一样，circRNAs可能会通过转所谓，送达和释放它们的货物到特殊胞内区室而发挥作用。格外全面性地考虑circRNAs实际上于腺借助于水，它们可以被货物运输到整个身形体，然后被特殊许多组织接收，作为信号底物发挥作用。另外，一个circRNA可以承载1个或几个货物底物（miRNA，RBPs），因此可以作为口服货物运输释放的载形体。4.论证与格外全面性本文研究成果报告中的只不过的研究成果，断定circRNAs不具备多种程序，可以作为核反应糖形体木板，雇用其他子类RNA，并且通过转所谓miRNAs影响特异性沉默、中的文和特异mRNA的代谢；脑元中的circRNAs的不对称栖息于隐含了并不必需细胞内相互间货物运输的可能会性；circRNAs必需UTF-从到核反应糖形体，虽然目前并不知道绝大基本上可能会的核反应糖形体的环境因素程序，很或许会他们会与其寄生虫基因组等价RNAUTF-全总长核反应糖形体对等某些能力。由于RNA最举足轻重技术的大力发展，我们下半年再一circRNAs层面则会有突飞猛进的发展。全面性的对circRNAs构建，河运，活命细胞内内代谢，完整的circRNAs粒次子组，以及单细胞内图谱的理解都将在这个层面取得退步。原始应是：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.