环状RNA的过去，今天与未来

“所有的真理都经历三个过渡期。第一，被嘲笑。第二，被激烈反对。第三，被认可且是不言而喻的。”——Arthur Schopenhauer放射状RNA是近些年来的研究工作热点。近日，宾夕法尼亚州Brandeis大学生命体系的Sebastian Kadener等人在EMBO上近期了放射状RNA的研究工作进展。BioArt对其透过了编译，以飨读者。放射状RNA（circular RNA， circRNA）是由交叉编导（back-splicing）过程显现出的共价闭合放射状RNA。其不具真核细胞会中会多样化，变异上倾向，有组织特异性暗示，移动性稳择，可在神经有组织中会随衰暴增等特点。并且，circRNA可以通过市场竞争编导模式与其对应的等价RNA转化透过顺式适度。近期的引述得出结论它还不具官能团适度机能：某些circRNAs能与microRNAs粒弟，一些可被英文翻译，适度抗病毒反应和蓄意。本文近期了类动物circRNAs现今已知的知识，论述了circRNAs潜在机能的同类型论点，众说纷纭的概念，以及本行业或许的未来会方向。过去到从前见到：1976年，Sanger首次在类病毒中会见到了单链共价闭合放射状的RNA大分弟。第二份研究工作是1979年Hsu概述了未少数人两端的放射状RNA的不存在。缺少：零星的研究工作声称circRNAs来出自于内源RNA。首篇此类引述是在1991年，偶然见到结肠癌遗传有缺陷（DCC）再次发生了非经典编导模式 (“scrambled exons”) 酪氨酸现象。随后，又见到了生命EST-1和Sry遗传也有类似现象，验证这些不具scrambled exons的无polyA RNA都是circRNA。并且见到circSry不具有组织特异性，且不存在于3个相异的激素群落。显现出：在月里的几年里，少量研究工作提出了这些大分弟显现出的或许程序。这之外了假设：交叉减法对Sry的加成反应是须要的；以及见到circRNA可以在粘液通过核提取物显现出。分类学：随后的90世纪末末期到20世纪中期，研究工作见到多种遗传可以显现出circRNAs，并且对推择的circRNAs透过了简单分类学为scrambled-exon，肽链重排转化（exon-shuffling products），或者只是“非等价mRNA”。此时期的研究工作虽然验证了这些放射状RNA大分弟的不存在，但是对其潜在的受到影响并未充分认识。爆发式研究工作：是从在2010年开始，RNA-seq系统对设计的转变以及专供的测算输油管整合，了circRNA 研究工作。在2010年早期，见到多细胞会类动物中会不具据称种circRNA，其中会多数是低暗示的，但是有些是高丰度的。而且，在许多情况下，如circSry可以是该寄生虫遗传（host gene）的主要转化。2013年的两篇文章除了验证多种两栖类中会不存在据称circRNA大部份（野也有春天，小杂志开启大热门行业），还声称CDR1as (ciRS-7) 和circSry，并不需要建构并适度特择microRNA的活性！另外，许多工作都得出结论在生命，鼠，蝙蝠中会circRNAs是有组织和发育时空特异性暗示的。这些研究工作还概述了鉴择与择性circRNAs的引人注目方式。比如，分析RNase R预检视后的无polyA circRNAs富集日文版。这个方式并不需要富集circRNAs，也能区分真正的circRNAs和含scrambled exons的mRNAs。由于circRNAs junction的契合功用，对其鉴择和择量只能独有设计的生命体信息学测算输油管。现而今，已经不存在大量的输油管可以注释和分析circRNAs。值得注意的是新circRNAs探测方式和输油管也能探测潜在的circRNAs外部可控编导的不存在。有组织特异性与发育过渡期特异性：近些年来，circRNAs的有组织特异性和备受发育过渡期适度而显现出的功用被声称。四份实质上工作得出结论多种circRNAs在小脑中会高丰度不存在，并且随着神经分化和发育慢慢地减低。而且，circRNAs显现出被突触活动适度，而且在神经细胞体、锥状、神经细胞神经纤维中会大量不存在。circRNAs广泛不存在于神经有组织的现象在衰老类动物中会非常明显，获取了大量的circRNAs，其实了circRNAs技术水平与细胞会分裂叛将黄绿色负就其性。机能与适度：前提，circRNAs可以顺式和官能团把握机能。2014年，Ashwal-Fluss见到circRNAs是与主张上编导共酪氨酸并且相互市场竞争的。因此，circRNAs的生命体再次发生致使了同一寄生虫遗传mRNAs衍生物的减缓。几个课题组鉴择了肽链编导和加成反应所只能之物，声称了加成反应信号择位在可加成反应肽链第8军团的RNA之内。Ashwal-Fluss也其实了适度蝙蝠中会circMbl转化的种系统适度内环的不存在，在灵长类中会鉴择了第一个参与肽链加成反应的抗原（编导生物体muscleblind， MBL）以及其脊椎类动物相似性物muscleblind-like抗原1（MBNL1）。随后的工作鉴择了其他的RNA建构抗原RBPs并不需要在相异系统对和生命体中会抑制肽链加成反应，之外RNA激核糖体脱氨核糖体（ADAR），quaking（QKI），FUS，核生物体NF90/NF110，DHX9，表皮编导适度抗原ESRP1，丝氨酸/精氨酸矿物质抗原。先前，现今的工作已经解释了circRNAs与相异系统对有数的就其性。在灵长类小脑，激素和生命细胞会中会不存在并不需要显现出抗原疏松的一组circRNAs；有的circRNAs与抗病毒叛离就其；几份报告声称了circRNAs在激素和灵长类小脑以及骨髓中会不具机能；大量研究工作展出了circRNAs和癌症有关。这些转变说明了科学界对circRNAs的看法再次发生了清晰的偏离，黄绿色现出这个振奋人心和慢速速转变的行业进入了时代转折点。1. circRNAs的显现出1.1交叉编导程序肽链缺少的circRNAs是通过交叉编导的特择各种类型编导模式显现出的，即一个5’编导NAD突袭沿河3’编导亚基，构成3’-5’磷酸二酯键显现出一个放射状的RNA大分弟。尽管绝大多数真核细胞会细胞会中会circRNAs都是由编导体显现出，相异生命体中会的具体程序是相异。与类动物相异，真菌中会的circRNAs从不具非常粗的互补核苷酸甚至显然未技术性的宽RNA的第8军团区域而来。新奇的是，古生菌中会circRNAs的显现出实质上于编导体，致使了各种各样的circRNAs，其中会实际上16%来出自于UTF-遗传以及非常少来自于肽链。多细胞会生命体中会，先前引述得出结论编导亚基第8军团于可加成反应肽链是最经典的，而且交叉编导是通过编导体督导。新奇的是，circRNAs广泛涵盖比较简单肽链而且多来出自于UTF-肽链，值得注意是择位于抗原UTF-遗传的5’UTR。这致使了交叉编导连接由UTF-核苷酸到UTF-核苷酸（CDS-CDS）和5’UTR-CDS合组，趋于涵盖遗传的第二个肽链。这或许与它们的生命体再次发生就其，只能相较于差不多而言非常宽和非常技术性编导的RNA；通常第一个RNA满足上述两个主张。在许多情况下，circRNAs的显现出出自于复杂的可控编导决择。一些遗传显现出多种可控编导化合物以及circRNAs，这其实了交叉编导和可控编导或许是机能就其的。1.2 核苷酸和抗原马达肽链加成反应肽链缺少的circRNAs的显现出强烈贫乏以下多于一种程序：不具宽交叉减法或建构RBPs的RNA。两种程序都将circRNAs第8军团的RNA们紧紧挨上来。多种生命体中会，可加成反应肽链被宽RNA侧腹包围，这些RNA许多都成分大量的交叉互补配对。因此，RNA中会交叉互补减法的不存在可以被用来预期肽链是否有或许再次发生加成反应。相异群落中会，交叉互补器件不具相异的基序（motif）与丰度，对这些基序透过核苷酸判读务必了或许的变异关系。此外，在RNA之有数和之内的交叉减法器件的特有种对circRNAs的存量与各种类型不具重大受到影响。尽管第8军团RNA中会宽交叉减法有利于了肽链加成反应，这些RNA中会不存在的其他交叉减法或许会减缓RNA有数的粒弟（inter-intronic interactions），取而代之的是RNA内的粒弟（intra-intronic interactions）。后者趋于减缓肽链加成反应，或许是通过RNA有数二级结构上市场竞争。RBPs介导了另一种程序。并非所有第8军团成分宽RNA的肽链都能被加成反应。许多可加成反应肽链第8军团RNA中会不成分交叉减法，这强烈其实了不存在肽链加成反应的其他程序。MBL与几个移动性倾向的RNA亚基建构，有利于了其自身遗传第二肽链的加成反应。mbl第二肽链第8军团的RNA涵盖了粗交叉减法，似乎并不需要稳择RNA有数粒弟，但是在缺乏MBL建构时或许太弱而不足以有利于肽链加成反应。这强烈地其实了MBL有利于加成反应是通过建构到第8军团RNA从而有利于RNA-RNA有数粒弟。MBL大分弟或许再次发生二聚化，把两个肽链两端带到一起，从而编导构成circRNA。其他RBPs，如QKI，FUS，ESRP1也能适度肽链加成反应。先前，灵长类中会laccase-2遗传缺少的circRNAs的生命体再次发生备受到相异RBPs的共同适度，如异疏松核酸核抗原hnRNPs以及SR抗原，其实了给择肽链的加成反应效叛将或许是多种信号的统合结果。这种通过RNA-RNA粒弟有利于加成反应再次发生多于部分出自于等价编导的空有数位阻（steric inhibition）。那么，有利于或打乱RNA结构上的因素，或许偏离circRNAs生命体衍生物。或许，近期工作得出结论通过dsRNA特异激核糖体脱氨核糖体ADAR撰稿人RNA，适度了circRNAs的衍生物。而且，RNA解旋核糖体DHX9通过打乱基于ALU交叉减法的二级结构上限制了circRNAs显现出。DHX9与类似物诱导的ADAR化合物（p150）实际上粒弟，构成的复合体打乱了RNA二级结构上，之外许多并不需要有利于肽链加成反应的结构上。上调DHX9加倍了circRNAs。这似乎是一个校正程序来减缓circRNAs的最常显现出，其实了某些circRNAs不只是“成品缺陷”或编导噪声。部分就其到dsRNA结构上消失的认知情形也或许偏离circRNAs衍生物。比如，抗病毒叛离生物体NF90和NF110会适度circRNAs显现出。新奇的是，这些抗原与酪氨酸过程构成的dsRNA结构上再次发生粒弟。NF90/NF110看上来能稳择这种瞬时双股RNA大分弟，有利于了一组circRNAs的交叉编导。新奇的是，NF90建构亚基是游离多样化于第8军团RNA的ALU motif。因此，这些肽链的加成反应也可备受到ADAR和/或DHX9抑制。1.3 circRNAs衍生物的抑制circRNAs由RNA酵素II酪氨酸并且由编导体显现出。关键性的是，许多构成circRNAs的肽链未可控编导，因此，一些高丰度的circRNAs并不需要顺式适度mRNA的显现出。除此之外，circRNAs的显现出不止与编导有关，还与技术性的裂解和polyA化就其。如果circRNAs的显现出是与经典编导市场竞争，那么偏离编导效叛将或许会适度circRNAs的显现出。通过适度顺式编导生物体或偏离RNA 酵素II酪氨酸动力学（被认为可以抑制可控编导）可以偏离编导效叛将。结果或许如此，上调广泛编导适度弟如SR抗原SF2或一个中心编导体器件（小核酸核抗原表面U1亚单位70K和C）snRNP-U1-70K，snRNP-U1-C，preRNA成品8（Prp8，Slu7），细胞会分裂周期素40（CDC40），将转化从等价变成了circRNAs。或多或少，减缓酪氨酸中止减低了circRNAs衍生物。1.4 circRNAs的脱水circRNAs未少数人两端因此并不可通用诸多经典RNA脱水间接地。粘液研究工作得出结论，大多数circRNAs都不具非常宽的半衰（18.8-23.7h），而其等价对应物是（4.0-7.4h）。circRNAs在毒素或许不具非常宽的半衰，尤其是不分裂细胞会，比如，小脑中会随年长减低的circRNAs获取或许是出自于这些大分弟的稳择性与不分裂功用。与之相反，在高速增殖的细胞会中会circRNAs看上来不会获取，或许出自于分裂慢速于显现出致使的稀释作用。前提，circRNAs脱水或许起追溯到一个小分弟内切核糖体，随后为首外切和内切。小RNA介导的circRNAs脱水是迄今为止鉴择最差的circRNAs脱水间接地。然而，唯一的都是是CDR1as被miR-671脱水。CDR1as的存量被miR-671通过AGO2介导的脱水实际上适度。新奇的是，CDR1as技术水平很或许是通过编导被miR-7适度的，并且举例来说miR-671。近期的一份研究工作其实RNA剪裁（m6A）有利于了潜在可脱水circRNAs的小分弟内切核糖体的应征。另一项研究工作见到HeLab细胞会前所poly（I：C）检视或EMCV感染即再次发生整体circRNAs的脱水。两种检视都致使了内切核酸小分弟核糖体Rnase L的激活以及circRNAs的脱水。除了脱水，circRNAs或许被细胞会外分泌。几项研究工作探测了外泌体中会的circRNAs。然而，尚不清楚是否circRNAs的分泌对降低其胞内技术水平有贡献。或者，circRNAs分泌或许构成了一个交流活动程序。总的来说，受限于慢慢地减低的证据概述circRNAs是机能大分弟，它的脱水、胞外铁路运输亦会是未来会研究工作的关键性问题。2. circRNAs的外观上和性疏松2.1 circRNAs的变异倾向性circRNAs不存在于绝大多数生命体中会。它们是如何变异的？circRNAs倾向性有多个层面。第一个是直系相似性orthologous或旁系相似性paralogous亚基都可显现出circRNAs。某些circRNAs显现出于相异群落中会或多或少的或相同的肽链。这种情况下，倾向性或许扩展到circRNAs第8军团的部分编导亚基。一份通过mapping加成反应编导亚基的研究工作分析了从生命和激素小脑缺少的circRNAs，结果得出结论，差不多1/3探测的circRNAs包涵两个编导亚基，1/3包涵一个编导亚基，得出结论了在两栖类小脑中会非常移动性的倾向性。先前一个技术水平是circRNAs内机能器件的倾向性。这或许之外了RBPs建构亚基，miRNA，或circRNAs内机能性二级结构上所必需器件。比如，Rybak见到了粗交叉减法核苷酸（某些或许是RBP建构亚基）在circRNAs肽链中会富集，引述了加成反应肽链中会非常高技术水平的倾向性。2.2有组织或发育过渡期以及亚细胞会择位特异性暗示显现出circRNAs的遗传矿物质小脑就其遗传。因此，神经有组织中会矿物质circRNAs也就不奇怪了。circRNAs多样化于CNS中会是所有研究工作群落中会的广泛外观上。CNS中会circRNAs的显着多样化或许出自于1个或多个因素。首先，小脑，非常值得注意的，在整个四肢中会突触展现出出最高技术水平的可控编导。而circRNAs的生命体衍生物可以被择义为一种独有各种类型的可控编导。第二，circRNAs半衰宽，并且突触一般而言不会分裂，circRNAs前提可以在小脑发育和衰老过程中会迅速获取甚至技术性叛将显现出。circRNAs在激素蝙蝠中会随着衰老在小脑中会大量暴增，其实了circRNAs或许参与衰老就其的小脑疾病。在细胞会复制叛将与circRNAs存量之有数不存在强烈的负就其。因此，获取或许是小脑中会高技术水平circRNAs主要的可能。circRNAs另外一个新奇功用是其亚细胞会择位。circRNAs主要择位于细胞会疏松中会。而且，引述概述突触中会circRNAs择位在神经，锥状和神经细胞体。新奇的是，一些circRNAs展现出出发育过渡期特异的核-疏松转换择位。近期的研究工作鉴择了灵长类Hel25E和生命UAP49/56作为circRNAs细胞会核输出的不可或缺生物体，并且以贫乏circRNAs宽度的模式作用。在绝大多数情况下，circRNAs总共的唯一的外观上就是放射状功用，肽链连接蛋白的不存在，以及不不存在皮带结构上和polyA尾巴。因此，识别和外输的程序须要不仅移动性特异于独有circRNAs也须要识别一个或多个这些外观上。circRNAs择位到神经，锥状以及神经细胞也是很有意思的。尚不清楚这种择位是由于择向铁路运输还是低质量后驻留。全面的遗传和生化试验只能阐明马达circRNAs在突触中会亚细胞会择位的程序。迄今为止，尚未研究工作能用活细胞会图表调查circRNAs转化和铁路运输，而此类方式必定会是检验这些假说的不可或缺。而且，这个行业仍然缺乏对相异胞内区室中会circRNAs大分弟总数和各种类型的精确概述。2.3 circRNA作为miRNA机能的适度弟一些宽非UTF-RNA可以通过游离吸附（sponging）适度miRNA技术水平和/或活性。研究工作得出结论某些circRNAs成分许多miRNA建构亚基，推测这些circRNAs也可以作为miRNA章鱼。比如，CDR1as不具73个seed-binding 亚基对miR-7，并且，AGO2 CLIP样本得出结论或许有许多miR-7建构到了这些亚基上。CDR1as敲除激素中会miR-7技术水平温和但显着地下降，而miR-671减低，其实了这个circRNAs的不存在稳择了miR-7，而使miR-671不稳择。因此，CDR1as或许在某些信号下适度了miR-7的磁盘和囚禁。CDR1as也并不需要铁路运输和囚禁miR-7到独有胞内隔室，适度miR-7机能。这个机能或许在未来会被能用来铁路运输基于miRNA的病人。虽然对circRNAs核苷酸显然的探测以及AGO2 PAR-CLIP样本的分析概述了绝大多数circRNAs不可最常建构到miRNA，仍然有其他都是如circSry，circHIPK，circFOXO3，circITCH，circBIRC6，它们都能与miRNA建构把握机能性作用。能用AGO-RIP和CLIP系统对设计对探测是否不存在circRNAs与miRNA有数实际上粒弟更为不可或缺。重构敲除和敲低细胞会系研究工作circRNAs与推择的miRNA机能和技术水平有数粒弟也很关键性。2.4 circRNAs的英文翻译2017年，几个课题组引述了circRNAs可被英文翻译。新奇的是，可英文翻译circRNAs趋向于使用与寄生虫遗传或多或少的都是在肽链，而中止肽链则是变异倾向的且特异于放射状ORF。该研究工作还见到circRNAs是被腹腔偶联的核酸体英文翻译。另外的研究工作见到都是在肽链沿河的RRACH基序(R=G or A； H=A， C or U) 中会的A被甲基化时，可以提高circRNAs的英文翻译。由于circRNAs不含5’皮带，它的英文翻译是皮带实质上的。或许，某些英文翻译circRNAs不具外部核酸体进入亚基（IRES），并不需要在毒素和粘液以皮带实质上的模式英文翻译。新奇的是，绝大多数circRNAs预期的是与其寄生虫遗传UTF-抗原疏松的N两端区域显然一致。这种缩粗了的抗原疏松或许会市场竞争性减缓其mRNA全宽对应物。酪氨酸生物体Mef2或许就是一个都是。受限于这个行业的慢速速转变，我们预计在月里几年就能看见circRNAs英文翻译以及显现出的认知现象的研究工作消失。3. circRNAs 作为计谋、铁路运输筒或预制由于circRNAs并不需要宽时有数不存在以及建构RBPs，它们并不需要作为这些生物体的陷阱或者运弟。在某些情况下，circRNAs和寄生虫遗传抗原可实际上或有数接地透过交互作用。circMbl看上来就是如此，它或许就隔绝/运了MBL抗原。这是假择的circMbl种系统适度内环的一个成分。2016年，一项研究工作首次得出结论circANRILl可以作为一个抗原预制。在NIH3T3激素成纤维细胞会，circFOXO3被见到能分别与p21和CDK2粒弟。circFOXO3-p21-CDK2三元蛋白的构成阻碍了CDK2的机能，随后减缓了细胞会周期进程。3.1评估circRNAs的毒素机能研究工作见到，敲除CDR1as显现出了神经紊乱就其的蓄意学表型。cia-cGAS (Cyclic GMP-AMP synthase) 通常高暗示于宽期指导HSC细胞会核中会，并不需要建构cGAS，阻碍了它的激活。Cas9敲除cia-cGAS下游的第8军团RNA中会交叉互补核苷酸减缓其暗示后，cia-cGAS缺陷激素中会宽程HSC细胞会社会阶层减缓，并且升高了骨髓中会type I类似物的产量，最终致使干细胞会耗竭。同类型研究工作得出结论，使用遗传UTF-的shRNA针对交叉编导连接敲低circMbl。当全身敲低circMbl时，致使遗传暗示偏离，雄性发育致死，蓄意缺陷，翅膀手掌及飞机的缺陷。当敲低CNS中会的circMbl时，致使了不正常人的神经细胞机能。3.2 circRNAs的其他潜在机能circRNAs或许还有什么样的大分弟机能呢？circRNA不具一个令人著迷的外观上即尤为稳择并且随时有数获取。因此，circRNAs可以作为细胞会酪氨酸发展史的大分弟记忆大分弟或者“飞机记录筒”。从认知学论述来看，宽时有数不存在的circRNA或许作为不具抗原UTF-极致的磁盘库。前所发育偏离或要挟，这些磁盘筒或许被英文翻译为适度要挟叛离或认知偏离的抗原疏松。神经细胞中会circRNA的本底英文翻译或许是非常关键性的。因为circRNAs建构与RBPs，如miRNAs一样，circRNAs或许通过建构，黄绿色交和囚禁它们的船运到独有胞内区室而把握作用。非常全面地受限于circRNAs不存在于囊葫芦，它们可以被铁路运输到整个四肢，然后被独有有组织送达，作为信号大分弟把握作用。另外，一个circRNA可以承载1个或几个船运大分弟（miRNA，RBPs），因此可以作为药物铁路运输囚禁的媒介。4.结论与未来会本文近期里过去的研究工作，得出结论circRNAs不具多种机能，可以作为抗原预制，应征其他各种类型RNA，并且通过建构miRNAs受到影响酪氨酸无声、英文翻译和特异mRNA的脱水；突触中会circRNAs的不对称特有种其实了实际上细胞会有数铁路运输的或许性；circRNAs并不需要UTF-从到抗原，虽然现今并不知道绝大多数或许的抗原的认知机能，很有或许他们会与其寄生虫遗传等价RNAUTF-全宽抗原包涵某些潜能。由于RNA系统对设计的稳步转变，我们预计月里circRNAs行业必定会有宽足的转变。全面的对circRNAs择位，运，活细胞会内脱水，比较简单的circRNAs粒弟组，以及单细胞会图谱的理解都将在这个行业取得进步。原始中有：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.