circRNA

circRNA（CircularRNAs，环形RNA分子）是一类不具有5‘ 末端帽子和3’ 末端poly(A)尾巴、并以共价键形成环形结构的客观存在于生物体内的非编码RNA分子。circRNA主要位于细胞质或者储存于外泌中，不收RNA外切酶影响，表达更稳定且不易降解，已被证明广泛存在于多钟真核生物体内。

 

circRNA的特点

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；

 

 

circRNA的分类

 

 

 

 

circRNA的作用机制

长链非编码RNA的作用机制非常复杂，至今尚未完全清楚。根据目前的研究，circRNA的作用机制如要有以下几种：

1.miRNA分子海绵：circRNA含有大量的miRNA结合位点，具有miRNA海绵作用，进而间接调控miRNA下游靶基因的表达；

2.调控基因转录：circRNA也可以通过与RNA结合蛋白的结合来调控蛋白功能，比如通过与转录因子的结合来抑制基因的转录；

3.调控亲本基因：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

4.编码功能：circRNA虽然属于非编码RNA，但是也有少数circRNA可以编码多肽，通过该多肽行使调控功能。

 

circRNA研究套路

1) circRNA筛选

通过circRNA芯片或RNA-seq等方法对多对疾病模型和对照样本组织进行circRNA表达谱分析；通过生物信息学的方法筛选出具有表达差异的circRNA；

2）circRNA的确定

由于circRNA芯片或RNA-seq等方法筛选出来的差异基因有很多，因此我们还需要对差异基因进行分析，以找到目标circRNA。常见的依据有：a.根据本底表达量情况；b.差异倍数情况；c.结合TCGA数据库；d.从靶基因功能反推，寻找可能的circRNA；e.QPCR验证；

3）功能研究

a.细胞水平：增殖凋亡、迁移侵袭、克隆形成、周期等；

b.组织水平：免疫组化、WB；

c.动物水平：移植瘤模型；

d.临床水平：生存率、预后等；

4）机制研究

a.参与ceRNA机制

b.结合蛋白，调控基因表达

c.编码多肽，发挥功能

 

常见数据库

1.circBase：由德国马克斯•德尔布吕克分子医学中心的Rajewsky课题组开发，收集多个物种的circRNA信息包括人 (hg19)、小鼠(mm9) 、秀丽线虫(ce6)、黑腹果蝇 (dm3)、矛尾鱼 (latCha1)、腔棘鱼。网站：http://www.circbase.org/

2、deepBase：该数据平台收集了约18000个small RNAs、36万个lncRNAs和大约10万多的circRNA基因（人、鼠、果蝇、线虫等），并构建了全面的ncRNA的表达网络。网站：http://rna.sysu.edu.cn/deepBase/

3、circRNADb：首个汇总编码蛋白人类环状RNA的数据库。以hsa_circ_07894为例，介绍了具体的单个环状RNA记录中详细的信息。每个记录包括了基本信息和具体信息两部分，基本信息一栏包含了所对应基因的ID号，基因组序列，链特征，基因名称，组织和细胞来源信息等。具体信息一栏包含了该环状RNA的外显子序列和信息，RNA剪接序列长度，环状RNA的序列信息，IRES和ORF对应信息，预测多肽的基本特征，对应的疾病信息及参考文献。网站：http://202.195.183.4:8000/circrnadb/circRNADb.php

4、CircNet：由台湾国立交通大学的研究人员对464个样本的RNA-seq数据系统地整理挖掘后建立的数据库，它提供了新circRNAs的鉴定；整合circRNA-miRNA-mRNA的互作网络；circRNA亚型的表达水平；circRNA亚型的基因组注释；circRNA亚型的序列。网站：http://circnet.mbc.nctu.edu.tw/