CircRNA研究进展综述_ppt课件
环状rna在心血管疾病中的研究进展
・96・中华老年心脑血管病杂志2020年1月第22卷第1期Chin J Geriatr Heart Brain Vessel Dis.Jan2020,Vol22.No.1•综述•环状RNA在心血管疾病中的研究进展李奇.杨俊.杨简关键词：微RNAs；动脉粥样硬化；高血压；心肌梗死；心力衰竭环状RNA(circRNA)是新近发现的一类特殊非编码RNA(ncRNA)分子，可在机体不同组织内大量且特异性表达，深人研究发现-circRNA具有重要的生物功能，并可参与各种疾病如神经系统疾病、心血管疾病(CVD)以及癌症的发生或出现异常表达：灯。
本研究就circRNA的形成机制、生物学功能以及circRNA在CVD中的研究进展予以综述。
1circRNA概述1.1circRNA的来源与结构早在20世纪70年代就已经在植物感染的病毒中发现circRNA的存在3〕。
Danan等⑵2012年发现.circRNA大量存在于古生菌中.且具有一定的生物学功能•才使得circRNA成为继微小RNA(miRNA)和长链ncRNA后ncRNA分子研究领域中的新热点。
不同于典型线性RNA的5'端帽子与3'端多聚A尾结构,circRNA由前体RNA以共价键首尾相连形成闭合环状结构，因此不易被核糖核酸酶降解.与线性RNA相比，具有更髙的稳定性。
circRNA存在于基因组的任何位点、且长度各异，其具有内含子circRNA、外显子circRNA和外显子-内含子circRNA以及转运RNA内含子(tRNA imtromic circu-lar)3〕。
其中大多数的circRNA来源于外显子circRNA,其形成包括2种方式：(1)套索驱动环化，由外显子跳跃介导跨域区域形成circRNA中间体.最终经过套索剪接形成了circRNA分子；(2)内含子配对驱动环化，由内含子区域配对介导反向剪接从而形成circRNA分子迄今为止.已发现＞100000种类型的circRNA,其序列高度保守，并存在组织特异性以及发育阶段特异性表达°®。
circRNA在心血管疾病中的研究进展
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A与动脉粥样硬化㊁冠心病㊁心肌病㊁心房颤动㊁心力衰竭㊁瓣膜钙化等相关,且有望被用于疾病的治疗㊂1c i r c R N A的生物合成及作用机制c i r c R N A是由线性前体R N A通过剪接体机制介导的反向剪接环化而产生的,主要有以下2种环化方式:内含子配对介导的环化和套索介导的环化㊂由此产生了3种类型的c i r c R N A,分别是外显子c i r-c R N A㊁内含子c i r c R N A㊁外显子-内含子c i r c R N A㊂绝大多数c i r c R N A存在于细胞质中,少数存在于细胞核中㊂目前,有研究认为c i r c R N A主要通过以下4种途径参与调节病理生理过程:(1)c i r c R N A作为m i R-N A海绵来调节m i R N A的功能;(2)c i r c R N A与R B-P s(R N A结合蛋白)相互作用调节相关蛋白的功能;(3)含有内含子序列的c i r c R N A通过与U1s n R N P (剪切子)结合形成的复合物与R N A聚合酶Ⅱ相互作用来调节亲本基因的表达;(4)作为反向剪接的结果而存在的开放阅读框(O R F)与内部核糖体进入位点(I R E S)或m6A-修饰结合在一起诱导c i r c R N A进行翻译[3]㊂2c i r c R N A与心血管疾病2.1c i r c R N A与动脉粥样硬化动脉粥样硬化被认为是一种退行性病变,目前被认为是多因素(包括血脂异常㊁高血压㊁糖尿病㊁吸烟㊁遗传因素㊁体力活动减少㊁年龄和性别㊁酒精摄入㊁肥胖等)共同作用的结果,首先是血管平滑肌细胞㊁巨噬细胞及T淋巴细胞聚集;其次是胶原㊁弹力纤维及蛋白多糖等结缔组织基质的增生;再者是脂质积聚,其主要含胆固醇结晶及游离胆固醇㊂粥样硬化斑块中脂质及结缔组织的含量决定斑块的稳定性及是否易导致急性缺血事件的发生㊂我们发现c i r c R N A通过调节内皮细胞㊁血管平滑肌细胞和巨噬细胞的活化,在动脉粥样硬化的发生㊁发展中起着重要作用㊂研究发现,c i r c A N R I L通过与一种重要的核糖体成分P E S1的联合作用,抑制血管平滑肌细胞和巨噬细胞中核糖体的生成,导致核糖体应激和细胞死亡,抑制平滑肌细胞和人诱导多能干细胞来源的巨噬细胞的增殖,从而起到动脉粥样硬化保护作用,是治疗动脉粥样硬化的潜在治疗靶点[4]㊂C I R C_0003204主要定位于人主动脉内皮细胞的细胞质,过表达C I R C_ 0003204抑制氧化低密度脂蛋白(o x-L D L)诱导的内皮增生[5]㊂c i r c H I P K3过表达显著降低细胞凋亡和氧化应激标志物[包括活性氧(R O S)㊁超氧化物歧化酶(S O D)和丙二醛(M D A)的水平]㊂进一步的研究表明, c i r c H I P K3通过m i R-29a/I G F-1轴抑制氧化损伤[6]㊂有研究发现,h S A-C I R C-000595在缺氧的人主动脉平滑肌细胞(H A S M C)中表达增加,h S A-C I R C-000595可能通过m i R-19a/r h o B/c y c l i n D1/C D C25A 和MM P/α-S MA/S M22α轴诱导细胞凋亡[7-8]㊂高度保守的c i r c L r p6具有m i R-145的多个结合位点,m i R-145与多个靶点相互作用,包括I T G b8㊁f a s i n㊁K L F4㊁Y e s1和l o x㊂沉默c i r c L r p6可防止小鼠颈动脉内膜增生[9]㊂有研究鉴定了缺氧条件下人脐静脉内皮细胞中差异表达的c i r c R N A,发现c Z N F292是缺氧调控下表达最高的c i r c R N A㊂有研究表明,c Z N F292的沉默显著抑制了球体萌发和管状细胞的形成,并降低了内皮细胞的增殖,表明c Z N F292在缺氧条件下促进了内皮的增殖和管状细胞的形成[10]㊂Y A N G等[11]发现,在o x-L D L诱导的血管平滑肌细胞(V S M C)中, c i r c C H F R异常过表达㊂进一步研究发现,沉默C H F R通过m i R-370/F O X O1轴抑制V S M C s的增殖和迁移能力㊂2.2c i r c R N A与冠心病冠心病是指冠状动脉粥样硬化使管腔狭窄或阻塞,导致心肌缺血㊁缺氧而引起的心脏病,是严重威胁人类健康的疾病,在西方发达国家,其年死亡数可占到总死亡数的1/3左右㊂据WHO统计,冠心病目前是世界上最常见的死亡原因,超过所有肿瘤的总和㊂该病多发生于40岁以上,男性多于女性㊂c i r c N f i x是由一个与超级增强子结合的转录因子介导的,敲除c i r c N f i x可促进心肌细胞增殖和血管生成增加,从而阻止心肌梗死后的细胞凋亡,减少心功能不全,改善心肌梗死后的预后㊂反之,c i r c F nd c3b 在心肌梗死后的小鼠心脏和缺血性心肌病患者的人类心肌组织中表达下调㊂其过表达减少了心肌细胞的凋亡,改善了血管形成和左心室功能[12]㊂c i r c N c x1在氧化应激时升高,促使心肌细胞凋亡㊂c i r c N c x1作为m i R-133a的海绵,敲除c i r c N c x1后,可通过c i r c-N c x1-m i R-133a-C D I P1(诱导蛋白)轴减少心肌细胞死亡,进一步减轻小鼠心肌细胞的缺血再灌注损伤[13]㊂c i r c T t c3通过c i r c T t c3-m i R-15b-5p-A r l2(A D P核糖化因子)调节心肌细胞的活性㊂在心肌梗死后,在小鼠体内敲除c i r c T t c3可使心脏功能显著恶化,因此c i r c T t c3在心肌梗死中的上调具有保护心脏的作用[14]㊂心肌梗死损伤和缺氧处理的小鼠心肌细胞c i r c R N A C d r1a s表达上调㊂其过表达可加重小鼠心肌梗死面积,并导致心肌细胞凋亡㊂C d r1a s充当m i R-7a的海绵,并影响其下游目标㊂此前,m i R-7a的上调在心肌梗死损伤期间被描述为保护性的㊂因此,降低C d r1a s的表达水平可能会增加m i R-7a的水平,这可能成为治疗冠心病的一种新的治疗策略[4]㊂c i r-c R N A A C R可通过调节P I N K1/F AM65B通路来抑制缺血再灌注损伤,抑制自噬性细胞死亡,从而缩小心肌梗死面积[15]㊂心肌梗死组c i r c MA C F1和E M P1 (上皮膜蛋白1)的表达水平随m i R-500b-5p表达水平的升高而降低㊂c i r c MA C F1作为m i R-500b-5p的海㊃9781㊃现代医药卫生2021年6月第37卷第11期J M o d M e d H e a l t h,J u n e2021,V o l.37,N o.11绵上调E M P1的表达,c i r c MA C F1通过调节m i R-500b-5p/E M P1轴抑制AM I的进展㊂c i r c MA C F1可能是治疗急性心肌梗死的潜在治疗靶点[16]㊂在小鼠心肌缺血再灌注损伤模型中,c i r c P A N3的表达减少㊂过度表达c i r c P A N3通过c i r c P A N3-m i R-421-P I N K1轴,显著抑制了心肌细胞的自噬并减轻了细胞凋亡,这在体内通过减少自噬空泡和缩小心肌梗死范围进一步得到证实[17]㊂2.3c i r c R N A与心肌病心肌病是一组异质性的心肌疾病,病因多与遗传有关㊂临床主要表现为心肌肥厚㊁心脏扩大㊁心力衰竭㊁心律失常与猝死㊂最早鉴定出来的心脏表达的c i r c R N A之一是抗肥厚型H R C R㊂在异丙肾上腺素诱导的小鼠心肌肥厚模型中,H R C R 水平降低,过表达的H R C R作为m i R-223-5p的海绵来减弱心肌肥厚[18]㊂分析64例肥厚型心肌病患者和53例健康对照者血清中多种c i r c R N A(包括c i r c D-N A J C6㊁c i r c T M E M56和c i r c M B O A T2)的表达模式㊂结果表明,在调整了年龄和性别后,肥厚型心肌病患者的c i r c D N A J C6㊁c i r c T M E M56和C i r-c M B O A T2基因表达明显下调,O R值分别为0.048(0.012~ 0.198)㊁0.074(0.017~0.317)和0.135(0.041~ 0.447)㊂此外,R O C曲线分析表明,这些环状R N A 可以作为H C M的生物标志物,其A U C在0.738~ 0.819之间[19]㊂c i r c A m o t l1与P D K1和A K T1结合,导致A K T1磷酸化,并可能在阿霉素诱导的心肌病中发挥心脏保护作用[20]㊂对c i r c R N A在心脏分化过程中的表达和人类心脏在胎儿组织中特异性富集的研究发现,c i r c S L C8A1㊁c i r c C A C N A1D㊁c i r c S P H K A P 和c i r c A L P K2存在差异表达[21]㊂2.4c i r c R N A与心房颤动心房颤动易形成左房附壁血栓㊂血栓栓塞,尤其是脑栓塞是重要的致残和致死的原因㊂c i r c R N A高通量测序显示房颤组H A S_ C I R C_0005643和N E V E_C I R C_0077334表达增加㊂H A S_C I R C_0005643和N O V I C E_C I R C_0077334均被预测与m i R-221-5p结合,这可能解释了m i R-221-5p在心房颤动病理生理过程中减少的原因,m i R-221-5p作为心房颤动的一个新的生物标志物值得进一步研究[22]㊂2.5c i r c R N A与心力衰竭心力衰竭是由心脏结构或功能异常所导致的一种临床综合征,是心血管疾病的最严重的阶段,死亡率高,预后不良㊂心力衰竭患者的C D R1a s在血浆中表达上调,m i R-135a和m i R-135b水平下调,Hm o x1水平明显高于对照组,且与心功能高度相关㊂进一步研究发现,C D R1a s作为m i R-135a和m i R-135b的海绵,通过m i R-135a/Hm o x1和m i R-135b/Hm o x1信号轴调控人心肌细胞的增殖和凋亡,参与C H F的发生㊁发展[23]㊂2.6瓣膜钙化过表达的c i r c S a m d4a减少了瓣膜钙化的发生,而抑制了c i r c S a m d4a则促进了瓣膜钙化,表明c i r c S a m d4a具有抗钙化的特性㊂进一步研究发现, c i r c S a m d4a是m i R-125a-3p和m i R-483-5p的m i R N A 海绵,借此来参与调节瓣膜钙化的过程[24]㊂3结语与展望c i r c R N A吸附m i c r o R N A s(M i R N A s)并抑制其内源活性㊂A N N A D O R A Y等[25]设计了人工c i r-c R N A海绵(c i r c m i R s)来靶向已知的心肌促肥厚型m i R-132和m i R-212,实验证明表达的c i r c m i R s竞争性地抑制m i R-132和m i R-212的活性,并且表现出比线性海绵更大的稳定性㊂由此我们可以设想利用人工设计的c i r c R N A靶向m i R N A来治疗心血管疾病[25]㊂心血管疾病仍然是威胁人类健康的主要疾病,早期诊断和干预能够有效改善患者的远期预后和生活质量㊂随着现代分子生物学技术的发展,有关c i r-c R N A在心血管疾病中作用机制的研究将会更加深入,c i r c R N A有望成为新的诊断标志物及治疗靶点㊂参考文献[1]Z H A O D,L I U J,WA N G M,e t a l.E p i d e m i o l o g y o f c a r d i o v a s c u l a rd i se a s e i n C h i n a:c u r r e n tf e a t u r e s a n d i m p l i c a t i o n s[J].N a t R e vC a r d i o l,2019,16(4):203-212.[2]L I N F,Y A N G Y,G U O Q,e t a l.A n a l y s i s o f t h e m o l e c u l a r m e c h a-n i s m o f a c u t e c o r o n a r y s y n d r o m e b a s e d o n c i r c R N A-m i R N A n e t-w o r k r e g u l a t i o n[J].E v i d B a s e d C o m p l e m e n t A l t e r n a t M e d,2020, 2020:1584052.[3]L I M T B,L A V E N N I A H A,F O O R S.C i r c l e s i n t h e h e a r t a n dc a rd i o v a s c u l a r s y s te m[J].C a r d i o v a s c R e s,2020,116(2):269-278.[4]G E N G H H,L I R,S U Y M,e t a l.T h e C i r c u l a r R N A C d r1a s P r o-m o t e s M y o 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s a n d a n i m a l s[J].V e t D e r m a t o l,2017,28(1):60-75.[2]项蕾红.中国痤疮治疗指南(2014修订版)[J].临床皮肤科杂志,2015,44(1):52-57.[3]B H A T E K,W I L L I AM S H C.E p i d e m i o l o g y o f a c n e v u l g a r i s[J].B r J D e r m a t o l,2013,168(3):474-485.[4]F I T Z-G I B B O N S,T OM I D A S,C H I U B H.e t a1.P r o p i o n i b a c t e r i-u m a c n e s s t r a i n p o p u l a t i o n s i n t h e h u m a n s k i n m i c r o b i o m e a s s o c i-a t e d w i t h a c n e[J].J I n v e s t D e r m a t o l,2013,133(9):2152-2160.[5]W I L L I AM S H C,D E L L A V A L L E R P,G A R N E R S.A c n e v u l g a r-i s[J].L a n c e t,2012,379(9813):361-372.[6]Y A N H A N W,S H E RW I N K,MU Y A S,e t a l.S t a p h y l o c o c c u s e p i-d e r m i d i s i n t h e h u m a n s k i n m i c r o b i o m e m e d i a t e s f e r m e n t a t i o n t o i n h i b i t t h e g r o w t h o f P r o p i o n i b a c t e r i u m a c n e s:i m p l i c a t i o n s o f p r o b i o t i c s i n a c n e v u l g a r i s[J].A p p 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CircRNA在非小细胞肺癌中的研究进展
CircRNA在非小细胞肺癌中的研究进展摘要】肺癌是全世界发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一，尽管开发了新的靶向和免疫疗法但是肺癌的五年存活率仍旧很低。
随着高通量技术的发展，circRNA在非小细胞肺癌中的生物学作用受到了人们的广泛关注。
最新研究表明，circRNA在肺癌的发生，转移和预后中起相关作用，可以作为潜在的肿瘤诊断和预后的生物标志物。
【关键词】非小细胞肺癌；circRNA；生物标志物【中图分类号】R734.2 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2019）04-0014-02Research progress of CircRNA in non-small cell lung cancerWang Yingjie1, Zhang Libin2, Xu Zheyuan2, Wang Ping3 (Corresponding author).1 Kunming University of Science and Technology, Kunming, Yunnan 650093, China;2 The First People's Hospital of Yunnan, Kunming, Yunnan 650000, China;3 The Second Affiliated Hospital of Kunming Medical University, Kunming, Yunnan 650101, China【Abstract】Lung cancer is one of the most common malignancies in the world in terms of morbidity and mortality. Despite the development of new targeted and immunotherapy, the five-year survival rate of lung cancer is still very low. With the development of high-throughput techniques, the biological role of circRNA in NSCLC has attracted extensive attention. Recent studies have shown that circRNA plays a role in the occurrence, metastasis and prognosis of lung cancer and can be used as a potential biomarker for tumor diagnosis and prognosis.【Key words】Non-small cell lung cancer; CircRNA; Biomarker在GLOBOCAN2018年国际癌症研究机构公布的癌症发病率和死亡率数据中，两性中，肺癌是最常诊断的癌症和癌症死亡的主要原因[1]。
环状RNA(circRNA)的研究进展
4 不同发育时期的研究显示大于90% 的circRNA 位于
3
头部；对人和小鼠的不同组织表达谱分析同样显
示circRNA 主要在脑组织表达，并且随着大脑的发
育，circRNA 表达水平逐渐上调。
4
参考文献
参考文献
[1]张蕾,张克明,方文捷,刘晓刚,郑方伟,潘炜华,廖万清.环状RNA在人类疾病中 的作用及研究进展[J].菌物学报,2019,38(08):1213-1222.
circBase数据库显示，多种组织和细胞系表达
circRNA，这些组织包括脑、嗅球、肺、肌肉和睾
丸等；细胞系包括A549、HepG2、HeLaS3、K562、 MCF-7、HEK293、H9 和H1 等。研究显示，神经
2
1
组织比其它组织更富含circRNA，并且circRNA 主
要定位于神经元突触和树突。对果蝇不同组织和
2
CircRNA 的形成
CircRNA 的主要类型
exon circRNA
EIciRNA
ciRNA
f-circRNA
rtcircRNA
CircRNA 的形成
根据基因结构注释信息，环状RNA 的来源主要有：(1)仅外显子来源的 环状RNA (exon circRNA)；(2)上下游外显子反向剪接且内含子保留形成的外 显子 内含子环状RNA (exon-intron circRNA, EIciRNA)；(3)仅内含子来源的 环状RNA (circular intronicRNA, ciRNA)；(4)融合基因来源的环状 RNA(fusion-circRNA, f-circRNA)；(5)聚合酶Ⅱ (Pol Ⅱ)的转录通读形成的通 读环状RNA(read-through circRNA, rt-circRNA)。尽管环状RNA的来源不同， 但主要是通过头对尾的反向剪接方式产生的，其形成受到顺式和反式作用元 件的调控，但对其生物形成机制的研究并不完善。目前报道的驱动环状RNA 形成的方式主要有：内含子配对驱动、RNA 结合蛋白(RBPs)驱动以及套索 驱动环化这3 种模型(图2)，除此之外，Pol Ⅱ的转录、剪接体的活性及Poly (A)的延伸等因素也会影响环状RNA 的形成。
环状RNA在卵巢癌中的研究新进展
环状RNA 在卵巢癌中的研究新进展刘艳，鲁鹏，候丽盈，李佩玲△【摘要】环状RNA （circular RNAs ，circRNA ）是具有多种特性和病理生理功能的非编码RNA 网络热点成员。
circRNA 在表观遗传、转录和转录后调控水平上发挥作用。
目前经过验证的涉及卵巢癌的内源性circRNA 数量持续增加，且多种circRNA 表达与卵巢癌的发生、侵袭和转移有关。
此外，circRNA 的异常表达也与卵巢癌的分期、肿瘤体积、分化和转移密切相关。
由于circRNA 高稳定性、高度保守并且具有组织特异性表达模式，其可能成为诊断卵巢癌的潜在标志物。
本文综述了卵巢癌相关circRNA 的研究，提出了其对卵巢癌发生的影响，及其作为诊断和预后生物标志物和作为卵巢癌治疗靶点的潜在价值，并且探讨了circRNA 对卵巢癌化疗药物耐药性的影响。
最后，讨论了卵巢癌相关circRNA 在临床上的潜力和未来研究方向。
【关键词】环状RNA ；卵巢肿瘤；生物标记；肿瘤；诊断；治疗New Research Progress of CircRNA in Ovarian Cancer LIU Yan,LU Peng,HOU Li -ying,LI Pei -ling.Department ofObstetrics and Gynecology,The Second Affiliated Hospital of Harbin Medical University,Harbin 150001,ChinaCorresponding author:LI Pei-ling,E-mail:******************【Abstract 】Circular RNAs(circRNA)are hotspot members of non -coding RNA networks,which have a variety ofcharacteristics and pathophysiological functions.CircRNA plays roles in epigenetic,transcriptional,and post -transcriptional regulation.At present,the number of validated endogenous circRNA involved in ovarian cancer continues increasing and many circRNA expressions are related to the occurrence,invasion and metastasis of ovarian cancer.In addition,the abnormal expression of circRNA is also closely related to the stage,volume of tumor,differentiation and metastasis of ovarian cancer.Because of their high stability,highly conserved,and tissue-specific expression patterns,circRNA may become potential markers of ovarian cancer for the diagnosis.This article reviews the current research reports of circRNA related to ovarian cancer,proposes its impact on the occurrence of ovarian cancer and its potential value as a diagnostic and prognostic biomarker and as a therapeutic target for ovarian cancer,and explores circRNA ′s impacts of chemotherapy resistance for ovarian cancer.Finally,the clinical potential and future research directions of circRNA related to ovarian cancer are discussed.【Keywords 】Circular RNAs ；Ovarian neoplasms ；Biomarkers ；tumor ；Diagnosis ；Therapy（J Int Obstet Gynecol ，2021,48：61-65）作者单位：150001哈尔滨医科大学附属第二医院妇产科通信作者：李佩玲，E-mail ：******************△审校者·综述·卵巢癌占女性所有恶性肿瘤的2.5%，大多数浆液性卵巢癌发现时已经是Ⅲ期（51%）或Ⅳ期（29%）[1]，且多数在晚期被诊断时已经发现广泛的腹膜转移，因此5年生存率仅为30%[2]。
两篇综述带你全观circRNA的研究进展（二）
两篇综述带你全观circRNA的研究进展（二）上一篇综述型文献主要讲述了circRNA在过去几十年中的研究状态停滞的原因以及近几年爆发式增长的研究进展，集中描述了circRNA在生物合成途径以及潜在的生物学功能，本篇文献阅读将分享来自同一团队在2018年8月发表在Molecular Cell上的综述，文章题目为《The Biogenesis, Functions, and Challenges of Circular RNAs》，文章主要聚焦近几年的circRNA研究进展，逐一展开circRNA表达过程中所受的调控，同时概括最新发现的circRNA所发挥的功能。
文章链接：/10.1016/j.molcel.2018.06.034。
背景随着测序手段的不断发展，目前已报道超过10,000条circRNA，分别存在于多细胞动物，从蠕虫到果蝇到小鼠、猴子、人类，同时也包含大量的植物、真菌和单细胞生物。
最新的研究显示，circRNA的生物合成过程中的反向剪切受到经典的剪切体机制催化，并由内含子互补序列（intronic complementary sequences (ICSs)）和RNA结合蛋白（RNA binding proteins (RBPs）共同参与调控。
一些circRNA涉及神经元活动、先天免疫活动、细胞增殖以及多能性表达过程。
能够通过吸附功能miRNA、螯合蛋白、调节RNA聚合酶II (Pol II)转录及干扰mRNA前体加工过程来调控基因表达。
circRNA生物合成过程调控通常来说，在细胞中circRNA的稳定表达受到三个水平调控，除了上一篇提及的剪切体依赖的合成途径外还包含Pol II调控的转录途径以及circRNA的降解过程。
Pol II对circRNA转录的影响研究发现，能够转录circRNA的基因较non-circRNA基因的Pol II转录延伸率(ranscription elongation rate, TER)更高，且人为干扰TRE过程将影响circRNA的形成。
环状RNA(circRNA)的研究原理及研究方案
环状RNA(circRNA)的研究原理及研究方案环状RNA( circular RNA , circRNA)是一种特殊的选择性剪切产生且在真核细胞中广泛表达的环形内源性非编码RNA(noncoding RNA , ncRNA),是继微小RNA (microRNA , miRNA)及长链非编码RNA(long noncoding RNA , IncRNA)后的RNA家族又一研究新热点。
circRNA包括外显子构成的内源性RNA分子和内含子来源的RNA分子。
circRNA目前已经被证明广泛存在多种真核生物体中，目前常在果蝇、鼠、海马鱼及人类细胞及组织中。
特点：•存在范围广泛，在真核生物体、病毒、类病毒以及古生菌中均发现存在circRNA，在真核生物体中，大部分circRNA存在于胞浆中，易跨膜，少数存在于细胞核内.•具有高表达性以及组织特异性，在不同的组织中，circRNA 的表达情况不同，且具有生长阶段表达差异性.•相对于线性结构，circRNA不含有poly A尾巴，不易被核酸外切酶裂解，在生物体中更加稳定地存在.•外显子来源的circRNA具有与对应的线性RNA相同的转录序列，但不翻译成蛋白，为非编码RNA.具有高度物种保守性;•一些circRNA能结合miRNA ,并与miRNA相互作用，同时在转录水平或转录后水平发挥着重要的调控作用.功能：l.circRNA的遗传多样性circRNAs表达丰度低,起初认为是RNA转录剪切的副产物而不被重视，直到2010年才有少量的circRNA发现。
随着高通量测序技术和计算分析的发展，从古细菌到人中发现了成千上万的circRNA，其中有些circRNA的表达丰度是其对应线性RNA的10倍以上。
下表是最新鉴定的人circRNAs o2.circRNA的生物合成研究表明，circRNAs的形成不同于线性RNA的标准剪切模式，是通过backsplicing方式剪切而来。
CircRNA在鼻咽癌中的研究进展
♦ Corresponding author.Tel:+86-591-83928767, E-mail: chenchuanben2010@
URL: /arts.asp?id=5545
张 扬 帆 等 :CircRNA在 鼻 咽 癌 中 的 研 宂 进 展
Keywords nasopharyngeal carcinoma;circRNA;biomarker;early diagnosis;targeted therapy
收稿日期:2020-12-16
接收日期:2021-03-03
福建师范大学校创新团队(批准号:IRTL1703)资助的课题
*通讯作者。Tel: 0591-83928767, E-mail: chenchuanben2010@
China, 2Department o fRadiation Oncology, Fujian Medical University Cancer Hospital, Fujian Cancer Hospital, Fuzhou 350014, China)
Abstract
NPC (nasopharyngeal carcinoma), an important member o f head and neck car被修剪，以产生稳定的环
状结构；（4) R N A 结合蛋白或反式因子驱动的环化机
制(RBP or trans-factor driven circularization): R N A 结
通 常 在 不 同 的 组 织 和 发 育 阶 段 特 异 表 达 ，可 作 为 诊
断和预后的生物标志物或治疗靶标。
1.1 C irc R N A 的 形 成 机 制 及生物学功能
两篇综述带你全观circRNA的研究进展（一）
两篇综述带你全观circRNA的研究进展（一）生信草堂研究表明，circRNA广泛表达，超过10%的测试细胞及组织中都具有表达circRNA的能力，已成为前沿研究的热点。
综述主要讨论了circRNA的识别、生物合成、潜在的生物学功能，例如miRNA吸附、调控转录本以及干扰mRNA前体剪切，并进一步指出研究中的主要挑战。
文章题目为The biogenesis and emerging roles of circular RNAs。
背景由于circRNA缺少poly(A) 尾巴导致其在以往的RNA表达研究中极少能被发现，由 RNase R处理后的文库可以极大程度的富集circRNAs，同时借助特异的生物信息分析流程在多个物种中获得超过上万条circRNA，包括后生动物如果蝇、蠕虫、小鼠和人类，植物中拟南芥、水稻等，以及其他生物如原生生物、真菌。
circRNAs由于长处于低表达水平，因为在很长的时间里都被认为是惰性的剪切产物。
但是近年来的研究表明，在检测的细胞系中，大约有50个基因表达circRNAs的能力高于其线性转录本，同时几十个circRNAs表达具有时空组织特异性，即在某些细胞和组织中具有较高的表达水平。
上千条circRNA能够在大脑中积累，并发挥功能，例如参与上皮 - 间质转化过程（EMT）佐证了上述观点。
circRNA的生物合成1剪切子依赖的生物合成途径实验表明，外显子环化效率依赖于外显子附近出现的经典剪切位点，通常反向剪切效率要低于同位置的线性转录本，这可能是由于剪切子在反向剪切位点位置上的组装不利于下游5\'端和3\'端的连接（FIG 1a），但是这些剪切子如何参与该过程并不明确。
2顺式作用元件促进的生物合成途径大多数的circRNA包含2、3个外显子，这看似除了剪切位点以外没有特定的外显子序列用于反向剪切；此外，同一个基因通过可变剪切能够产生多个circRNA（FIG 1b）,但是需要注意的是反向剪切可能对外显子的最小长度有限制。
circRNA检测和描述课件
circRNA检测和描述
两种
• 从现有转录模型中候选 • 剪切比对算法完成后，通过匹配reads到基
因组序列上以鉴定连接
circRNA检测和描述
• Each of the above methods have limitations and are best used in combination to validate circRNAs
circRNA检测和描述
区分exonic circRNA和RNA套索
• 套索RNA在经典RNA剪接中形成，大部分是intronic 的，在剪接分支点（splicing branch point）有2’-5’碳 连接
• 套索RNA比想象的更稳定 • 这些稳定的套索RNA的3’尾巴降解，留下一个剩余
的分子，这种套索产物被称为circular intronic RNA （intronic circRNA），因出现2’-5’连接而不同于 exonic circRNA（3’-5’），使用脱支酶可水解2’-5’连 接 • 套索RNA在上面几种实验中难以与exonic circRNA区 分，但是可以通过apparent backsplice序列区分。 circRNA有而套索RNA无
circRNA检测和描述
• This may be assessed either by identification of multiple unique reads in deep sequencing data or by ‘divergent’ qPCR primers.
环状RNA与神经系统疾病的研究进展
ＤＯＩ：１０．１６１２１／ｉ．ｃｎｋｉ．ｃｎ４５—１３４７／ｒ．２０１８．０１．１５
ＣＤＲ１ａｓ）的 ｃｉｒｃＲＮＡ包 含有超 过 ７０个 ｍｉＲ－７的结 合位 点 ，并 发挥抑制 内源性 ｍｉＲ－７的生物学作 用 ；此外 ，发现 睾丸特异性 的性 别决 定基 因 （ｓｅｘ—ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ ｒｅｇｉｏｎ Ｙ， Ｓｒｙ）的 ｃｉｒｃＲＮＡ作 为 ｍｉＲ一１３８分子 海 绵 能调 控 ｍｉＲ一１３ 的表达 ，由此开启 了 ｃｉｒｃＲＮＡ作为 内源性分子海绵 的 新纪元 。（２）调控亲本 基 因的转 录、表 达 ：研究 发现 ，内 含子来 源 的锚 蛋 白 重 复 结 构 域 ５２（ｃｉ ａｎｋｙｒｉｎ ｒｅｐｅａｔ ｄｏｍａｉｎ５２，ｃｉ—ａｎｋｒｄ５２）能够影 响亲代基 因的转 录，生物 素 偶联和 ＲＮＡ免疫沉淀反应发现 ，ｃｉｒ．ａｎｋｒｄ５２能够联合聚 合酶 Ⅱ（Ｐｏｌ ＩＩ）复 合物 ，参与 降低 亲代基 因前体 ｍＲＮＡ 的转录效率 ，从 而调控亲本基 因的表 达 ；真 核翻译 起 始 因子的环状转 录体 ３Ｊ（ｅｉｒｃＥＩＦ３Ｊ）能够 以顺式 作用 调 控基 因转录 ，从而影 响亲代 基 因的表 达 。（３）影 响蛋 白的翻译和功能发 挥 ：在 关于非 编码 ＲＮＡ ＡＮＲＩＬ的环 状转录本 （ｃｉｒｃＡＮＲＩＬ）的研究 中发现 ，ｃｉｒｃＡＮＲＩＬ参 与调
▲基 金 项 目：２０１５年 国家 自然 科 学基 金项 目（８１５７３７５６）
ＧＵ序列和邻近分支点的 １１个核苷酸序列 ，这类来源 的 ｃｉｒｃＲＮＡ主要定位在细胞核。（３）外显 子和 内含子共 同产生 ：内含子能够 与环化 的外显子接壤 参与外显子环 化 ，最终产生 外 显子 与 内含 子共 存 的 ｃｉｒｃＲＮＡ ，这类 ｃｉｒｃＲＮＡ主要在 细胞核 内发现 。（４）染 色 体异 位 形 成 ：受重排基 因的影 响 ，这类 ｃｉｒｃＲＮＡ常发生异常 融合 ， 其发生机制尚需进 一步探 索 。（５）其 他 ：新的研究 发 现 ，ｃｉｒｃＲＮＡ还 可产生 于基 因间区 、编码 区 、５ 或 ３ 非 翻 译 区等 。
《深度学习在circRNA识别中的研究与应用》
《深度学习在circRNA识别中的研究与应用》一、引言近年来，随着生物信息学和计算生物学的快速发展，深度学习技术在生物医学领域的应用越来越广泛。
其中，circRNA（环形RNA）作为一类新兴的非编码RNA，在生物体内发挥着重要的调控作用。
深度学习技术的引入为circRNA的识别提供了新的方法和思路。
本文将探讨深度学习在circRNA识别中的研究进展、方法、应用及未来发展趋势。
二、circRNA概述circRNA是一类闭合环状RNA分子，具有独特的生物发生过程和功能。
它们在细胞内广泛存在，参与基因表达调控、蛋白质翻译后修饰等多种生物学过程。
随着高通量测序技术的发展，越来越多的circRNA被发掘出来，成为生物医学领域的研究热点。
三、深度学习在circRNA识别中的应用1. 研究进展深度学习技术以其强大的特征提取能力和模式识别能力，在circRNA识别中发挥了重要作用。
通过构建深度神经网络模型，可以有效地从海量数据中提取circRNA的特征信息，提高识别的准确性和效率。
近年来，越来越多的研究者将深度学习技术应用于circRNA的识别和功能研究，取得了显著的成果。
2. 方法与技术（1）数据预处理：对原始测序数据进行质量评估、序列比对和注释等预处理工作，为后续的深度学习分析提供高质量的数据集。
（2）特征提取：利用深度神经网络模型，从circRNA序列中提取有意义的特征信息，如序列模式、结构特征等。
（3）模型构建与训练：构建适合于circRNA识别的深度学习模型，如卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等，并进行模型训练和优化。
（4）结果分析与验证：对模型输出的结果进行统计分析，评估模型的性能和准确性，并通过实验验证模型的可靠性。
四、应用案例分析以某项基于深度学习的circRNA识别研究为例，介绍其应用过程和效果。
该研究利用深度学习技术构建了高效的circRNA识别模型，通过对大规模测序数据的分析，成功识别出大量新的circRNA分子，为研究其功能和作用机制提供了重要的基础数据。
circRNA在眼部新生血管性疾病的研究进展
㊀㊀基金项目:国家自然科学基金资助项目(81870679);江苏省卫生健康委员会医学科研项目(114)作者单位:210029㊀南京医科大学附属眼科医院通讯作者:曹国凡,副教授,硕士生导师,主任医师,电子信箱:ca-oguofan587@circRNA 在眼部新生血管性疾病的研究进展马㊀严㊀姚牧笛㊀蒋㊀沁㊀曹国凡摘㊀要㊀环状RNA (cicular RNA,circRNA)是一种共价闭合环状非编码RNA,广泛存在于多种物种中㊂近年来,随着生物信息学工具及RNA 高通量测序技术的快速发展,circRNA 被广泛研究㊂研究表明,circRNA 能充当microRNA(miRNA)和蛋白质分子海绵调节基因表达,并且参与表观遗传修饰系统的构成,在调节生物体胚胎发育㊁组织分化等方面具有重要作用㊂CircRNA 异常表达与多种疾病的发生㊁发展密切相关,包括肿瘤㊁心血管疾病㊁神经退行性疾病等,并可能成为多种疾病生物学标志物和治疗靶标㊂本文就circRNA 的生物合成和功能,circRNA 在眼部新生血管性疾病中的调控,以及在眼部新生血管性疾病模型中的作用进行综述㊂关键词㊀circRNA㊀非编码RNA miRNA 分子海绵㊀眼部新生血管性疾病中图分类号㊀R774㊀㊀㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀㊀㊀DOI ㊀10.11969/j.issn.1673-548X.2021.04.033㊀㊀circRNA 是信使RNA (message RNA,mRNA)反向剪接而成的闭合环状非编码RNA,其异常表达与多种疾病的发生㊁发展密切相关,包括肿瘤㊁心血管疾病㊁神经退行性疾病等[1]㊂在非编码RNA 领域,cir-cRNA 成为继miRNA 和长链非编码RNA(long non -coding RNA,lncRNA)之后的又一研究热点㊂眼部新生血管性疾病主要是指眼部异常血管生成从而导致严重视力障碍的一类疾病,是中老年人不可逆视力丧失的重要原因,其核心过程是病理性血管新生,涉及血管内皮细胞(endothelial cells,ECs)的选择性出芽㊁增殖和周细胞的募集及管腔重建等㊂根据异常新生血管生长的解剖部位,眼部新生血管可分为角膜新生血管㊁视网膜新生血管和脉络膜新生血管等[2]㊂近年来研究发现circRNA 在眼部新生血管性疾病的发病机制和调控中起着重要作用㊂一、circRNA 概述1.circRNA 的来源和形成:circRNA 是一类在真核细胞中含量丰富且保守的内源性非编码RNA,由前体RNA(pre -mRNA)经反向首尾剪接或者基因重排形成,通过5ᶄ和3ᶄ端共价连接,形成没有PolyA 尾巴的闭合环状RNA,不易被核酸外切酶降解,可在组织或体液中稳定存在[3]㊂早期人们对circRNA 的功能知之甚少,被认为是线性RNA 的副产品[4]㊂近年来,随着基因测序等相关技术的发展,circRNA 的重要生物学功能逐渐被挖掘㊂circRNA 的来源主要有:①来源于外显子的circRNA (exon circRNA,ecir-cRNA);②来源于外显子-内含子circRNA(exon -in-tron circRNA,EIciRNA);③来源于内含子的circRNA(circular intronic RNA,ciRNA);④来源于tRNA 的circRNA(tricRNA)[4,5]㊂circRNA 形成模式主要有:①内含子配对介导的环化(又叫直接反剪接);②套索机制驱动的环化(又叫外显子跳跃);③套索内含子的直接环化;④RNA 结合蛋白(RNA -binding protein,RBP)驱动的环化;⑤tRNA 剪接过程环化[4,5]㊂目前,真核细胞中cir-cRNA 主要来自外显子,外显子circRNA 的形成主要包括两种机制:第1种机制是直接反剪接,由于环化外显子两侧的内含子序列互补配对,pre -mRNA 下游5ᶄ剪接供体位点直接与上游3ᶄ剪接受体位点接合形成circRNA,从而产生循环转录本;第2种机制是外显子跳跃,当前体mRNA 进行经典的GU /AG 剪接时,外显子跳跃产生一个包含外显子和内含子的套索中间体,随后经过反向剪接,套索中的内含子被移除,形成ecircRNA [4]㊂除了上述的形成方式,目前还存在其他circRNA 形成机制:①内含子套索驱动环化:由前体RNA 在经典套索驱动环化形成的,内含子套索中的5ᶄ剪接位点的重复7nt GU 基因序列和分支位点的丰富11nt C -rich 基因序列转录形成套索内含子并共价连接环化,形成ciRNA [6];②RBP 驱动的环化:RBP 通过互补序列与侧翼内含子序列相互作用,使两个侧翼内含子相互靠近,进而促进环化,并通过㊃041㊃反向剪接使其头尾连接,形成ecirc RNA或EIciR-NA[4];③tRNA剪接过程环化:通过识别前tRNA中的凸起-螺旋-凸起基序并切割,从而产生tRNA和tricRNA[5]㊂2.circRNA的功能:竞争内源性RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)假说[7]:指信使RNA(mR-NA)㊁lnc RNA㊁假基因转录物等含有与miRNA反应元件(microRNA response element,MRE)相同的结合位点,可以竞争miRNA结合位点,降低miRNA对靶基因的抑制作用,从而上调miRNA目标基因表达,调节细胞内稳态,该过程又叫miRNA的 海绵作用 ㊂目前研究最为透彻的两个是CDR1as/CIRS-7和Sry 基因㊂CIRS-7/CDR1as在脑组织中高度表达,含有70多个选择性miR-7靶位点,并与miR-7结合,抑制miR-7活性来增加miR-7靶基因的水平,在斑马鱼中,miR-7的敲除或CIRS-7/CDR1as的表达损害了中脑的发育㊂睾丸组织中的circRNA性别决定区域circRNA-Sry,也具有可以与miR-138相互作用的结合位点,参与功能活动的调控[3]㊂这两项研究是circRNA的首次功能及机制研究,使circRNA 成为RNA领域的一颗新星㊂目前,还有很多cir-cRNA被证明具有miRNA分子海绵的作用㊂circRNA还可与RBP相互作用,通过作为竞争位点来阻断蛋白质效应,在转录和转录后水平上控制基因表达[4]㊂例如circ-Foxo3主要在细胞质中表达,能够与衰老相关蛋白ID1(inhibitor of DNA binding 1)㊁转录因子E2F1和低氧诱导因子1α(hypoxia in-ducible factor1subunitα,HIF-1α)结合,并抑制蛋白进入细胞核中,阻断其抗衰老功能,促进心肌细胞衰老㊂此外,circ-Foxo3还可以通过结合细胞分裂蛋白激酶2(cell division protein kinase2,CDK2)和P21蛋白形成circ-Foxo3-p21-CDK2三元复合物来抑制细胞周期进程,进而结束细胞进程导致细胞凋亡[8]㊂circRNA还具有编码蛋白质和多肽的功能,一种方式是通过内部核糖体进入位点IRES(internal ri-bosome entry sites)序列促进起始因子或核糖体与可翻译circRNA直接结合,如circZNF609[9]等㊂此外, circRNA在缺乏IRES㊁polyA和5ᶄ帽结构的条件下,也可以通过RCA(rolling circle amplification)机制翻译蛋白质[10]㊂研究还发现大量的circRNA富含m6A 甲基化修饰,驱动circRNA从而启动翻译[11]㊂circRNA存在于体液及血液中,占总RNA的1%,含量相对丰富㊂与lncRNA和miRNA比较,cir-cRNA因其特殊环状结构具有独特的抗RNA酶降解能力,更容易获得和检测㊂不同类型的细胞中cir-cRNA差异性表达,因此具有组织特异性[12]㊂cir-cRNA丰度高,稳定性好,特异性高㊂原则上,可以在人类全血㊁血浆㊁唾液和外泌体中检测到circRNA,作为特定的生物学标志物㊂二、CircRNA与眼部新生血管性疾病1.角膜新生血管:主要是由病原体感染或物理㊁化学损伤及内源性调节因子的异常表达引起,导致角膜缘血管在角膜中异常生长,使角膜失去正常透明度,严重可导致失明[13]㊂Zhou等[14]对NaOH碱烧伤诱导的角膜新生血管小鼠模型进行circRNA微阵列分析,鉴定出174个上调55个下调共229个差异表达的circRNA,cKifap3和cZNF609的异常表达与角膜新生血管的发生㊁发展密切相关,其中cKifap3通过ceRNA机制作为miR-184的分子海绵,作用于Akt㊁VEGF通路调节角膜新生血管的形成㊂Wu等[15]进一步利用角膜缝线诱导的角膜新生血管大鼠模型阐述cZNF609在角膜新生血管形成中进一步的作用和机制㊂研究提示,cZNF609作为miR-184海绵隔离miR-184活性,提高下游Akt和VEGF表达水平,促进人角膜上皮角质形成细胞的体外增殖㊁迁移和成管㊂干预cZNF609的表达可能为角膜新血管性疾病开创新的治疗理念㊂2.糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy, DR):糖尿病严重的微血管并发症,是视网膜血管疾病的代表性疾病,位居中老年致盲性眼病第1位㊂高血糖引起视网膜ECs失衡,血-视网膜屏障功能受损,血管通透性增加,DR可导致微血管功能障碍和神经胶质变性为表现的神经-血管单元病变,晚期可出现新生血管和增殖膜等[2]㊂目前临床治疗方法主要针对晚期视力严重受损的患者,需反复多次注射或手术,组织创伤大[16]㊂因此,进一步寻找相关诊断标志物和治疗靶标对眼部新生血管性疾病的早期防治具有重要的战略性意义㊂circHIPK3是由HIPK3基因的2号外显子产生,在肺㊁视网膜㊁胃肠道㊁卵巢等不同的组织中均有所表达,参与多种癌症的发病机制[17]㊂Shan等[18]研究发现,circHIPK3在链脲佐菌素诱导的DR小鼠模型和高糖诱导的人视网膜血管内皮细胞(human retinal vascular endothelial cells,HRVECs)中表达显著上调㊂沉默circHIPK3抑制HRVECs活力㊁增殖㊁迁移和成管等能力,减少视网膜无细胞毛细血管㊁血管渗漏㊁炎㊃141㊃症和水肿,保护视网膜功能㊂circHIPK3作为内源性miR-30a-3p分子海绵,通过ceRNA机制导致下游VEGF-C㊁FZD4和WNT2表达增加,调控血管内皮病变㊂此外,临床上对DR患者的房水标本检测发现,circHIPK3表达明显上调㊂上述研究提示,cir-cHIPK3可通过多种调控通路调节内皮细胞功能,cir-cHIPK3/miR-30a-3p/VEGF-C㊁FZD4㊁WNT2轴可能在DR的发生㊁发展中起重要作用,为认知DR病因和发病机制提供了全新的分子信息,为糖尿病微血管病变研究提供了新的机制和视角㊂Liu等[19]研究发现,在高糖和低氧应激下cZNF609表达显著上调,敲低cZNF609可以减少视网膜血管丢失和病理性血管新生,荧光素酶报告基因测定证实cZNF609可能与miR615-5p相互作用, cZNF609可能通过cZNF609/miR615-5p/MEF-2A 网络调节DR血管功能,参与眼部新生血管性疾病的发生,并可能作为其潜在治疗靶标㊂circHIPK3和cZNF609的研究激起了血管领域对非编码RNA研究的热情,为非编码RNA在血管领域的研究做出了重要突破,同时也促进了不同学科的交叉㊂Zhang等[20]通过微阵列分析了DR患者血浆㊁玻璃体纤维血管中circRNA表达情况,检测出356个上调和173个下调的circRNA,提示糖尿病微血管病变可能与多个cir-cRNA的异常表达相关㊂其中,circ-0005015可作为内源性miR-519d-3p海绵,抑制miR-519d-3p 活性,促进MMP-2㊁STAT3及XIAP蛋白的表达,调节ECs功能,促进血管生成㊂Zhu等[21]研究发现Cir-cDNMT3B通过调节miR-20b-5p,靶向作用于BAMBI参与调控内皮稳定和维持血管动态平衡㊂CircDNMT3B的高表达可调节ECs功能,减少糖尿病视网膜渗漏和视功能损伤,逆转视网膜电图a㊁b波振幅下降㊂circCOL1A2作为miR-29b海绵,提高VEGF,MMP-2,MMP-9表达水平,沉默circCOL1A2可能减少血管新生,减少高糖刺激下的视网膜结构和功能损害㊂以上研究表明,circRNA可通过多个致病途径介导DR中新生血管的发展,有望成为DR的潜在诊断㊁预后生物学标志物及抗新生血管治疗靶标㊂周细胞是血管成熟和视网膜屏障的重要组成部分,周细胞丢失是DR的早期病理特征,异常的周细胞-内皮细胞串扰可导致视网膜血管渗漏㊁闭塞和成熟障碍㊂有研究发现,在临床标本及STZ诱导的DR 小鼠视网膜组织中circRNA表达异常,糖尿病相关应激源刺激可上调周细胞中cPWWP2A㊁cZNF532的表达,而在内皮细胞表达不受影响㊂进一步研究发现, cPWWP2A过表达使周细胞覆盖率增加,周细胞可通过旁分泌作用影响HRVECs的增殖㊁迁移和成管能力,间接调节内皮细胞的功能,使视网膜血管渗漏减轻,无细胞毛细血管及微动脉瘤减少㊂研究表明, cPWWP2A通过竞争性结合miR-579,调节视网膜Ang1㊁occludin㊁SIRT1的表达水平,增强周细胞的表达及募集,保护视网膜㊂SP1是在糖尿病应激条件下激活的一种转录因子,可与cZNF532的启动子结合并增强cZNF532的表达㊂在周细胞中cZNF532通过作为miR-29a-3p分子海绵,靶向提高NG2㊁LOXL2和CDK2的表达从而调节周细胞生物学活性,增强周细胞活力,增殖和分化并增强周细胞向内皮细胞募集,减轻糖尿病应激条件下的细胞凋亡㊂通过对cPWWP2A㊁cZNF532的研究,发现血管周细胞病变的表观调控新机制,挖掘了视网膜病变干预治疗的潜在靶标㊂因此,基于周细胞-内皮细胞串扰调控的治疗干预将为预防和保护糖尿病视网膜血管损伤提供一种新的方法,周细胞保护的DR治疗有望成为抗新生血管之外的又一新的治疗方向㊂3.早产儿视网膜病变(retinopathy of prematurity, ROP):一种以视网膜缺氧继发新生血管增殖为特点的早产儿眼底疾病[2]㊂随着医疗技术水平的发展,早产儿成活率增高,ROP成为儿童失明的重要原因[22]㊂氧诱导视网膜病变(oxygen-induced retinop-athy,OIR)小鼠模型是模拟ROP视网膜血管病变的主要动物模型㊂Zhou等[14]对OIR视网膜进行测序发现,大量差异表达的circRNA在血管生成等生物学过程中富集㊂OIR小鼠视网膜中circRNA水平改变与细胞进程㊁细胞内酶活性㊁MAPK信号通路和肾素-管紧张素系统调节相关,并可能参与OIR病理性血管新生㊂此外,Liu等[19]研究发现在OIR模型中,cZNF609表达显著上调,cZNF609可能通过cZNF609/miR615-5p/MEF-2A轴调节宿主基因,参与眼部新生血管性疾病的发生㊂敲低cZNF609可以减少视网膜血管丢失和病理性血管新生,作为其潜在治疗靶标㊂然而,circRNA对ROP血管新生过程及其具体分子机制仍然缺乏了解,需要加大这方面的研究来全面验证结果并阐明其中潜在分子机制㊂4.脉络膜新生血管(choroidal neovascularization, CNV):一种累及RPE-脉络膜-巩膜复合体的常见眼部疾病[2]㊂年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration,AMD)㊁病理性近视㊁弱视等是㊃241㊃引起CNV的主要原因,常导致视力丧失㊂Liu等[23]对CNV小鼠RPE-脉络膜-巩膜复合体进行微阵列分析,发现大量异常表达的circRNA,circRNA可能在CNV的发病机制中发挥至关重要的作用㊂渗出型AMD的特征是CNV形成㊂有研究发现,在缺氧应激后的ECs及激光诱导的CNV小鼠模型中cZBTB44的表达明显上调,cZBTB44作为miR-578分子海绵,抑制miR-578活性,导致VEGFA和VCAM1表达增加㊂敲低cZBTB44可降低内皮细胞的活力㊁增殖㊁迁移和成管能力,延缓CNV的发生㊁发展㊂敲低cZBTB44联合眼内抗VEGF类药物贝伐珠单抗注射可增加抗VEGF药物疗效,进一步抑制CNV的发展㊂综上所述,AMD有可能通过cZBTB44/miR-578/ VEGFA㊁VCAM1轴调节脉络膜新生血管,并与贝伐珠单抗具有协同抗VEGF作用㊂此外,在渗出性AMD 患者的临床样品中检测到cZBTB44表达失调,提示cZBTB44可能成为AMD的标志物并有助于AMD的临床诊断㊂三、展㊀㊀望circRNA可通过多种生物学机制调节基因的表达,参与眼部新生血管性疾病的发生㊁发展㊂对cir-cRNA的研究可能丰富对生物机体遗传调控网络的认识,揭示了潜在的疾病发病机制,提供更多诊疗思路㊁判断预后及转归情况㊂目前,circRNA的研究主要集中在其生理病理过程中的表达变化,大多数研究仅局限于动物模型,且circRNA的功能研究及具体调控机制并未完全明了㊂因此,未来需要进一步研究基于人体标本中的circRNA在新生血管性疾病中的详细作用机制,并积极进行临床转化研究㊂积极进行相关检测试剂盒的研制,使circRNA在眼部新生血管性疾病的诊疗方面发挥无限的价值㊂此外,靶细胞的特异性circRNA敲除技术也存在着广阔的研究空间㊂目前,针对circRNA的研究广度已经铺开,而研究深度还远远不够,仍需研究者开展深入探索㊂参考文献1㊀李乐,吴金亮,徐明,等.环状RNA的生物特征及其功能研究进展[J].医学研究杂志,2017,46(2):10-132㊀Bharadwaj AS,Appukuttan B,Wilmarth PA,et al.Role of the reti-nal vascular endothelial cell in ocular disease[J].Prog Retin Eye Res,2013,32:102-1803㊀Memczak S,Jens M,Elefsinioti A,et al.Circular RNAs are a large class of animal RNAs with regulatory potency[J].Nature,2013, 495(7441):333-3384㊀Kristensen LS,Andersen MS,Stagsted LVW,et al.The biogenesis, biology and characterization of circular RNAs[J].Nat Rev Genet, 2019,20(11):675-6915㊀Schmidt CA,Giusto JD,Bao A,et al.Molecular determinants of metazoan tricRNA biogenesis[J].Nucleic Acids Res,2019,47 (12):6452-64656㊀Zhang Y,Zhang XO,Chen T,et al.Circular intronic long noncoding RNAs[J].Mol Cell,2013,51(6):792-8067㊀Salmena L,Poliseno L,Tay Y,et al.A ceRNA hypothesis:the rosetta stone of a hidden RNA language?[J].Cell,2011,146(3): 353-3588㊀Du WW,Yang W,Liu E,et al.Foxo3circular RNA retards cell cy-cle progression via forming ternary complexes with p21and CDK2 [J].Nucleic Acids Res,2016,44(6):2846-28589㊀Legnini I,Di Timoteo G,Rossi F,et al.Circ-ZNF609Is a circular RNA that can be translated and functions in myogenesis[J].Mol Cell,2017,66(1):22-37,e2910㊀Mohsen MG,Kool ET.The Discovery of rolling circle amplification and rolling circle transcription[J].Acc Chem Res,2016,49(11): 2540-255011㊀Yang Y,Fan X,Mao M,et al.Extensive translation of circular RNAs driven by N6-methyladenosine[J].Cell Res,2017,27(5): 626-64112㊀Li Y,Zheng Q,Bao C,et al.Circular RNA is enriched and stable in exosomes:a promising biomarker for cancer diagnosis[J].Cell Res, 2015,25(8):981-98413㊀Roshandel D,Eslani M,Baradaran-Rafii A,et al.Current and e-merging therapies for corneal neovascularization[J].Ocul Surf, 2018,16(4):398-41414㊀Zhou YF,Shi LJ,Yao J,et al.Microarray analysis of circRNA ex-pression pattern in corneal neovascularization[J].Cornea,2019,38 (11):1443-144915㊀Wu P,Zhang D,Geng Y,et al.Circular RNA-ZNF609regulates corneal neovascularization by acting as a sponge of miR-184[J]. Exp Eye Res,2020,192:10793716㊀中华医学会眼科学会眼底病学组.我国糖尿病视网膜病变临床诊疗指南(2014年)[J].中华眼科杂志,2014,50(11):851-86517㊀张军军,干翼超,黄钧涛,等.CircHIPK3在肿瘤中的研究进展[J].现代实用医学,2020,32(7):879-88218㊀Shan K,Liu C,Liu BH,et al.Circular noncoding RNA HIPK3me-diates retinal vascular dysfunction in diabetes mellitus[J].Circula-tion,2017,136(17):1629-164219㊀Liu C,Yao MD,Li CP,et al.Silencing of circular RNA-ZNF609 ameliorates vascular endothelial dysfunction[J].Theranostics,2017, 7(11):2863-287720㊀Zhang SJ,Chen X,Li CP,et al.Identification and characterization of circular RNAs as a new class of putative biomarkers in diabetes reti-nopathy[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2017,58(14):6500-650921㊀Zhu K,Hu X,Chen H,et al.Downregulation of circRNA DMNT3B con-tributes to diabetic retinal vascular dysfunction through targeting miR-20b-5p and BAMBI[J].E Bio Medicine,2019,49:341-353 22㊀方思文,马翔.早产儿视网膜病变的治疗[J].中华实验眼科杂志,2020,38(1):77-8023㊀Liu X,Zhang L,Wang JH,et al.Investigation of circRNA expression profiles and analysis of circRNA-miRNA-mRNA networks in an an-imal(mouse)model of age-related macular degeneration[J].Curr Eye Res,2020,45(9):1173-1180(收稿日期:2020-11-11)(修回日期:2020-12-06)㊃341㊃。
环状RNA的研究进展及其在心血管领域的应用前景
环状RNA的研究进展及其在心血管领域的应用前景环状RNA（circRNAs）是一种特殊的非编码RNA分子，也是RNA领域最新的研究热点。
与传统的线性RNA（linear RNA，含5’和3’末端）不同，circRNA分子呈封闭环状结构，不受RNA外切酶影响，表达更稳定，不易降解。
近年来RNA测序快速发展，已发现有数千种circRNAs 在哺乳动物组织中广泛表达，尤其是疾病状态下circRNAs的表达特点更是得到广泛关注。
本期CNS说主要介绍circRNAs生物发生和生物学功能上的最新进展，并对其在心血管系统的研究前景进行展望。
circRNAs最早发现于1970年代，但是长期以来一直被认为是RNA的错误剪接产物，近年来测序技术迅猛发展，既往理论不断得到推翻。
到目前为止，人类组织中已经检测到了30000多种不同的circRNAs。
这种特殊的非编码RNA产生于前体RNA （precursormRNA, pre-mRNA）的剪接过程，多数情况下是由1-2个外显子的反向剪接形成，封闭环状结构使其不受RNA外切酶影响，表达更稳定，不易降解。
近年来研究发现部分circRNAs分子富含microRNA（miRNA）结合位点，能够发挥miRNA海绵（miRNA sponge）的作用，进而解除miRNA对其靶基因的抑制作用，升高靶基因的表达水平，这一作用机制被称为竞争性内源RNA（ceRNA）机制。
一炒即火的机制，近年来也受到了挑战，circRNAs的奥秘，远不止于此。
环状RNA的基本特征circRNAs是线性转录本的异质家族，环化方式分为内含子环化和外显子环化，目前主流的成环机制有依赖于剪切体的索尾插接环化、依赖顺式作用元件的环化以及RNA结合蛋白（RBPs）调控的环化。
Fig.1 Schematic representationshowing the three mechanisms for circular RNA biogenesis.circRNAs在结构上，可以只含外显子、只含内含子或二者都有；大小上，一百到几千个核苷酸不等；来源上，蛋白编码转录本或者LncRNAs等非编码转录本，都可；表达上，①组织差异性明显，人脑中20%的基因能够产生circRNAs，而心脏中小于9%，癌细胞等增殖细胞circRNAs水平要远低于终末分化细胞。
circRNA在疼痛中的作用机制及研究进展
circRNA在疼痛中的作用机制及研究进展环状RNA(circular RNA, circRNA)是一类新兴的非编码RNA,近年来在疼痛的发病机制研究中受到广泛关注。
circRNA 通过多种机制参与调控疼痛相关基因的表达,从而影响疼痛的发生和发展。
现就circRNA 在疼痛中的作用机制及研究进展作以下综述:circRNA 在疼痛发病机制中的作用circRNA 可通过以下几个方面参与调控疼痛相关基因的表达:(1) 作为miRNA海绵,抑制miRNA的活性。
许多circRNA 含有多个miRNA结合位点,能够以"海绵"的方式吸附并抑制miRNA的活性,从而间接调控其靶基因的表达。
研究发现,在神经病理性疼痛模型中,ciRS-7/CDR1as 通过抑制miR-7 的活性,增强了其靶基因BDNF和CREB的表达,促进了疼痛信号的传递。
此外,hsa_circ_0044521 可作为miR-488-3p的海绵,抑制其对靶基因NR2B的调控,从而参与了神经病理性疼痛的发生。
(2) 作为转录因子的调控子。
一些circRNA 能够与特定的转录因子结合,调节其活性和靶基因的表达,进而影响疼痛相关基因的表达。
例如,circPABPN1 可结合HuR转录因子,阻碍其与靶基因mRNA的结合,抑制了炎症因子IL-6和IL-8的表达,从而减轻了炎症性疼痛。
(3) 调控剪切过程。
circRNA 可通过调控基因的alternative splicing过程来影响其转录产物的表达。
研究发现,在单纯疱疹病毒1型诱导的神经病理性疼痛模型中,circ-Syngap1 可调控Syngap1基因的剪切,增加痛觉传入神经元中Syngap1-T2剪切体的表达,从而促进了疼痛信号的传递。
(4) 作为蛋白质的调控子。
一些circRNA 能够直接与特定蛋白质结合,调节其功能和稳定性,从而影响疼痛相关基因的表达。
例如,在神经病理性疼痛模型中,circ-Sirt1 通过结合SIRT1蛋白,抑制了其去乙酰化活性,导致NF-κB信号通路的持续激活,最终引起持续性疼痛。
环状RNAPPT课件
2014年，William R Jeck1 和Norman E Sharpless
系统检测、识别circRNA的方法，全新的对环形RNA进行研究的方法与认识。 （Detecting and characterizing circular RNAs）
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circRNAs与正常RNAs竞争，机体还以牺牲正常RNA为代 价来生成它们。 • 在大脑中环状RNA分子以高水平生成，在许多情况下来自 具有非常重要功能的一些基因。circRNAs在脑功能以及有 可能在脑疾病中发挥重要作用，与阿尔兹海默发生相关。 • muscleblind可以促进和调控一组环状RNAs的生成,表明 circRNAs有可能参与了营养不良性肌强直的形成。
Only used existing exon-intron annotations
A new algorithm
Filter out reads that aligned contiguously to the genome,
retaining the spliced reads
Did not explicitly identify the splice sites used for circularization
• Kenneth S. Kosik
• Nature 495, 322-324 doi:10.1038/nature11956
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To identify circRNAs, designed an algorithm
Previous method
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•功能：海绵作用
miRNA海绵作用（miRNA sponge）：结合并封闭miRNA的调控作用，从而使其靶基因表达增强。
海绵作用来源
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•功能：编码蛋白质
大多数 circRNA 存在于胞质中,提示它们可以被装载到核糖体而被翻译成多肽。 与许多没有 5'帽和 3' 多聚（ A） 尾的线性 mRNA 相似，circRNA 也缺乏有效的翻译起始结构，但是一旦启动了一个内部核糖体 进入位点 （ internal ribosome entry site,IRES） ,两者都是可以被翻译的.
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CircRNA
circRNAs（Circular RNAs，环形RNA分子）是一类不具有5' 末端帽子和3'
末circR端NAp具o体ly特(征A：)尾巴、并以共价键形成环形结构的非编码RNA分子
(1)circRNA由特殊的可变剪切产生，大量存在于真核细胞的细胞 质中，但少部分内含子来源的circRNA则存在于核酸内，具有一定 的组织、时序和疾病特异性; (2)广泛存在于人体细胞中，有时甚至超过它们线性异构体的10倍 之多; (3)与传统的线型RNA(linear RNA，含5＇和3＇末端)不同，circRNA 分子呈封闭环状结构，不易被核酸外切酶RNaseR降解，比线性 RNA更稳定; (4)具有高度保守性，部分具有快速的进化性改变; (5)大多数来源于外显子，少部分由内含子直接环化形成; (6)部分circRNA分子含miRNA应答元件(miRNAresponse element， MRE)，可充当竞争性内源RNA(competing endogenousRNA， ceRNA)，与miRNA结合，在细胞中起到miRNA海绵的作用，进而 解除miRNA对其靶基因的抑制作用，上调靶基因的表达水平; (7)可以翻译成蛋白质，但大部分是非编码RNA。
丁型肝炎病毒（ hepatitis D virus,HDV） 的核心包含有单股负链共价闭合 circRNA 分子，它编码的相 关蛋白 HDV 抗原（ hepatitis D virus antigen,HDAg） 在疾病发展中起到了重要的作用.
另外，研究者发现，人骨肉瘤细胞 U2OS 中，circRNA 具有翻译功能，尽管其翻译效率非常低. 但是， 随着越来越多核糖体分析数据的获得，circRNA 在其它细胞类型或物种中是否能被翻译是一个值得深入研 究的课题
•2013年Rajewsky教授曾在Nature上发表文章指出，circRNA具有microRNA海绵的作用，可以结合并抑制 microRNA的活性，进而调控microRNA靶标发挥作用。atural RNA circles function as efficient microRNA sponges.NatureYear published:(2013)DOI:doi:10.1038/nature11993
套索驱动环化
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CircRNA 研究进展
•哈佛医学院 Salmena 等于 2011 年 7 月提出了着名的 ceRNA 调控假说。 该假说认为： ceRNA 的生物 学 功 能 是 通 过 miRNA 应 答 元 件 （ miRNAresponse element,MRE） 完成的，ceRNA 具有数量和种类不等的 MRE,可以竞争性地结合 miRNA,降低miRNA 对其靶标的抑制作用，也就是 miRNA 的海绵作用。
CircRNA 研究进展分享
分享人：滕飞 部门：癌症业务线-转录组
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目录
• CircRNA 介绍 • CircRNA 研究进展 • CircRNA文章典型案例分析 • CircRNA目前生物信息分析流程比较 • CircRNA 未来研究方向预测
1979年洛克菲勒大学的Hsu和Coca-Prados 在电子显微镜下观察到的真核细胞细胞质中观测 到环状RNA的存在
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•形成机制
1.“内含子配对驱动环化”（intron-pair-driven circularization）模型， 2.“套索驱动环化”（lariat-driven circularization）模型
plementary Sequence-Mediated Exon Circularization. Cell, September 18, 2014;DOI: 10.1016/j.cell.2014.09.001
•2013年9月12日中科院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所陈玲玲组与计算生物所杨力组合作， 在《Molecular Cell》（IF:14.08）上发表 Circular Intronic Long Noncoding RNAs ；构成、细胞定位、成环机制、 功能机理
RNase R
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CircRNA
•分标准：来源
exon circRNA 定位：细胞质
功能：miRNA海绵作用
CiRNA
形成来源
EIciRNAs
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•功能：circRNA顺式调控亲本基因的表达
一方面 circRNA可以与RNA结合蛋白相互结合影响亲本基因mRNA的表达。 另一方面，环状RNA形成过程中内含子间竞争性互补配对可以与线性RNA之间达成一种平衡，影响mRNA的表达， 甚至蛋白翻译。
•2012年第一篇环状RNA文章（Salzman，2012）发表，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，环状RNA(circular RNA)验明正身进入科研视界，送出了来自这一环状宇宙的 第一份信函
•Jeck 等在人类成纤维细胞中检测出了高达 25000 多种的circRNA；而Memczak等通过RNA-seq 数据结合人白 细胞数据库鉴定出 1950种人类circRNA、1903种小鼠circRNA (其中81种与人类circRNA相同) 和724种线虫 circRNA Circular RNAs are a large class of animal RNAs with regulatory potency.Nature.Year published:(2013)DOI:doi:10.1038/nature11928