环状RNA的过往，现在与未来

“所有的信念都经历三个前期。第一，被嘲笑。第二，被激烈反对。第三，被认由此可知且是不言而喻的。”——Arthur Schopenhauer马蹄形RNA是近十年的分析近期。近日，新泽西州Brandeis私立大学海洋生物系的Sebastian Kadener等人在EMBO上近期了马蹄形RNA的分析进展。BioArt对其顺利进行了重写，以飨读者。马蹄形RNA（circular RNA， circRNA）是由种系统编导（back-splicing）过程消除的总共价闭分作马蹄形RNA。其较强真氢之前丰沛，进立体化上激进，的两组织免疫传达，离地不稳由此可知的，可在骨骼肌之前随衰累积等特点。并且，circRNA可以通过挑战编导模式与其对应的线性RNA副产品顺利进行环己烷闭环。在在的刊文阐明它还较强官能团闭环基本功能：某些circRNAs能与microRNAs基本粒次子，一些可被中文翻译，闭环免疫和行为。本文近期了类动物circRNAs以外已知的知识，概述了circRNAs潜在基本功能的最新见解，源自的种概念，以及本应用则会的将来一段距离。无论如何到现在发掘出：1976年，Sanger首次在类病毒之前发掘出了单链总共价闭分作马蹄形的RNA分次子。第二份分析是1979年Hsu描绘出了没自由侧边的马蹄形RNA的发挥作用。缺少：零星的分析猜测circRNAs来源自于内源RNA。首篇此类刊文是在1991年，误打误撞发掘出白血病表型物质缺失（DCC）再次发生了非经典之作编导模式 (“scrambled exons”) 表型物质传达现象。随后，又发掘出了生命形体EST-1和Sry表型物质也有类似现象，表明这些较强scrambled exons的无polyA RNA都是circRNA。并且发掘出circSry较强的两组织免疫，且发挥作用于3个各不不同的活形体种群。消除：在再一的几年里，少量分析提出了这些分次子消除的则会系统。这包含了假设：种系统多次重复对Sry的亚胺是才会的；以及发掘出circRNA可以在排泄通过氢杀菌剂消除。分类：随后的90年代中期到20世纪初，分析发掘出多种表型物质可以消除circRNAs，并且对断由此可知的circRNAs顺利进行了有趣分类为scrambled-exon，碱基重排副产品（exon-shuffling products），或者只是“非线性mRNA”。此一时期的分析虽然表明了这些马蹄形RNA分次子的发挥作用，但是对其潜在的不良影响仍未充分认识。爆发式分析：大概在2010年开始，RNA-seq新技术的蓬勃发展以及专门的推算渠道开发，了circRNA 分析。在2010年早期，发掘出多细胚类动物之前较强在在种circRNA，其之前一般来说是较低传达的，但是有些是高重元素的。而且，在许多显然，如circSry可以是该寄生物表型物质（host gene）的主要副产品。2013年的两篇文章除了表明多种哺乳类动物之前发挥作用在在circRNA大多（野也有春天，小时尚杂志开启大热门应用），还猜测CDR1as (ciRS-7) 和circSry，必需相结分作并闭环特由此可知microRNA的活性！另外，许多指导都阐明在生命形体，鼠，苍蝇之前circRNAs是的两组织和受精异次元免疫传达的。这些分析还描绘出了鉴由此可知与总括circRNAs的新颖步骤。比如，分析RNase R程序中后的无polyA circRNAs可溶性月刊少年。这个步骤必需可溶性circRNAs，也能分辨显然的circRNAs和含scrambled exons的mRNAs。由于circRNAs junction的独特功用，对其鉴由此可知和由此可知量必要多种不同设计的海洋生物化学推算渠道。现而今，已经发挥作用大量的渠道可以注释和计量circRNAs。值得注意的是新circRNAs样品步骤和渠道也能样品潜在的circRNAs在表面上如前所述编导的发挥作用。的两组织免疫与受精前期免疫：近十年，circRNAs的的两组织免疫和曾受受精前期闭环而消除的功用被猜测。四份单一指导阐明多种circRNAs在脑之前高重元素发挥作用，并且随着脊髓分立体化和受精逐渐降低。而且，circRNAs消除被脊髓系统活动闭环，而且在脊髓系统形体、棒状、脊髓系统脊髓纤维之前大量发挥作用。circRNAs普遍发挥作用于骨骼肌的现象在再生类动物之前更为明显，获益了大量的circRNAs，阐明了circRNAs准确度与细胚内斗率呈负就其性。基本功能与闭环：理论上，circRNAs可以环己烷和官能团起到基本功能。2014年，Ashwal-Fluss发掘出circRNAs是与除此以外编导总共表型物质传达并且相互挑战的。因此，circRNAs的海洋生物再次发生引发了同一寄生物表型物质mRNAs分作变成的增大。几个课题两组鉴由此可知了碱基编导和亚胺所必要之物，猜测了亚胺信号聚焦在可亚胺碱基侧击的碱基这样一来。Ashwal-Fluss也阐明了闭环苍蝇之前circMbl副产品的就其来说闭环环路的发挥作用，在臭虫之前鉴由此可知了第一个进行碱基亚胺的肽（编导因次子muscleblind， MBL）以及其脊椎类动物词源物muscleblind-like肽1（MBNL1）。随后的指导鉴由此可知了其他的RNA相结分作肽RBPs必需在各不不同系统设计和海洋生物之前催化反应碱基亚胺，包含RNA腺苷脱氨肽（ADAR），quaking（QKI），FUS，氢因次子NF90/NF110，DHX9，表皮编导闭环肽ESRP1，酪氨酸/精氨酸含铁肽。之前，以外的指导已经推论了circRNAs与各不不同系统设计在在的就其性。在臭虫脑，活形体和生命形体细胚之前发挥作用必需消除肽质的举例来说circRNAs；有的circRNAs与免疫反应自发就其；几份报告猜测了circRNAs在活形体和臭虫脑以及胰脏之前较强基本功能；大量分析展出了circRNAs和结核病有关。这些蓬勃发展阐明科学界对circRNAs的想法再次发生了准确的相反，呈现出这个振奋人心和短时间速蓬勃发展的应用离开了时代转折点。1. circRNAs的消除1.1种系统编导系统碱基缺少的circRNAs是通过种系统编导的特由此可知类别编导模式消除的，即一个5’编导供形体攻击上游3’编导残基，形变成3’-5’赖氨酸总共价键消除一个马蹄形的RNA分次子。尽管绝大一般来说真氢细胚之前circRNAs都是由编导形体消除，各不不同海洋生物之前的就其系统是各不不同。与类动物各不不同，植物之前的circRNAs从较强十分短的互补数列甚至显然没技术性的高约碱基的侧击周围而来。引人入胜的是，古生杆菌之前circRNAs的消除单一于编导形体，引发了各种各样的circRNAs，其之前某种程度16%来源自于区块表型物质以及更为少来自于碱基。多细胚海洋生物之前，先前刊文阐明编导残基侧击于可亚胺碱基是最经典之作的，而且种系统编导是通过编导形体执行。引人入胜的是，circRNAs普遍包含十分有趣碱基而且多来源自于区块碱基，除此以外是聚焦于肽区块表型物质的5’UTR。这引发了种系统编导通到由区块数列到区块数列（CDS-CDS）和5’UTR-CDS两组变成，渐趋包含表型物质的第二个碱基。这则会与它们的海洋生物再次发生就其，必要相较于平均而言更为高约和更为较取而代之编导的碱基；通常第一个碱基满足上述两个原则。在许多显然，circRNAs的消除源自于复杂的如前所述编导决由此可知。一些表型物质消除多种如前所述编导异构形体以及circRNAs，这阐明了种系统编导和如前所述编导则会是基本功能就其的。1.2 数列和肽驱动碱基亚胺碱基缺少的circRNAs的消除极端依赖所列数一种系统：较强高约种系统多次重复或相结分作RBPs的碱基。两种系统都将circRNAs侧击的碱基们紧紧挨一起。多种海洋生物之前，可亚胺碱基被高约碱基侧腹围困，这些碱基许多都掺入大量的种系统互补配对。因此，碱基之前种系统互补多次重复的发挥作用可以被用来推算碱基是不是无论如何会再次发生亚胺。各不不同种群之前，种系统互补线圈较强各不不同的基序（motif）与重元素，对这些基序顺利进行数列比对指示了则会的进立体化父子关系。此外，在碱基之在在和这样一来的种系统多次重复线圈的原产对circRNAs的数量与类别较强实质性不良影响。尽管侧击碱基之前高约种系统多次重复促变成了碱基亚胺，这些碱基之前发挥作用的其他种系统多次重复则会会抑制碱基在在的基本粒次子（inter-intronic interactions），代替的是碱基内的基本粒次子（intra-intronic interactions）。后者渐趋抑制碱基亚胺，则会是通过碱基在在二级结构设计挑战。RBPs内源性了另一种系统。并非所有侧击掺入高约碱基的碱基都能被亚胺。许多可亚胺碱基侧击碱基之前不掺入种系统多次重复，这极端阐明了发挥作用碱基亚胺的其他系统。MBL与几个离地激进的碱基残基相结分作，促变成了其自身表型物质第二碱基的亚胺。mbl第二碱基侧击的碱基包含了短种系统多次重复，显然必需不稳由此可知的碱基在在基本粒次子，但是在缺乏MBL相结分作时则会过强而不足以促变成碱基亚胺。这极端地阐明了MBL促变成亚胺是通过相结分作到侧击碱基从而促变成碱基-碱基在在基本粒次子。MBL分次子则会再次发生二聚立体化，把两个碱基侧边带到两人，从而编导形变成circRNA。其他RBPs，如QKI，FUS，ESRP1也能闭环碱基亚胺。之前，臭虫之前laccase-2表型物质缺少的circRNAs的海洋生物再次发生曾受到各不不同RBPs的总共同闭环，如异质氢苷酸氢肽hnRNPs以及SR肽，阐明了给由此可知碱基的亚胺不稳由此可知的性则会是多种信号的整分作结果。这种通过碱基-碱基基本粒次子促变成亚胺再次发生数部分源自于线性编导的空在在位阻（steric inhibition）。那么，促变成或转回RNA结构设计的因素，则会相反circRNAs海洋生物分作变成。显然，在在指导阐明通过dsRNA特异腺苷脱氨肽ADAR总编RNA，闭环了circRNAs的分作变成。而且，RNA解旋肽DHX9通过转回基于ALU种系统多次重复的二级结构设计限制了circRNAs消除。DHX9与干扰素正向的ADAR异构形体（p150）实际上基本粒次子，形变成的复分作形体转回了RNA二级结构设计，包含许多必需促变成碱基亚胺的结构设计。缩水DHX9加倍了circRNAs。这显然是一个校正系统来增大circRNAs的广泛消除，阐明了某些circRNAs不只是“原材料缺点”或编导噪声。部分关的到dsRNA结构设计经常出现的心理一般而言也则会相反circRNAs分作变成。比如，免疫反应自发因次子NF90和NF110会闭环circRNAs消除。引人入胜的是，这些肽与表型物质传达过程形变成的dsRNA结构设计再次发生基本粒次子。NF90/NF110看上去能不稳由此可知的这种瞬时双股RNA分次子，促变成了举例来说circRNAs的种系统编导。引人入胜的是，NF90相结分作残基是功能性丰沛于侧击碱基的ALU motif。因此，这些碱基的亚胺也可曾受到ADAR和/或DHX9催化反应。1.3 circRNAs分作变成的催化反应circRNAs由RNA转录II表型物质传达并且由编导形体消除。极其重要的是，许多形变成circRNAs的碱基没如前所述编导，因此，一些高重元素的circRNAs必需环己烷闭环mRNA的消除。除此之外，circRNAs的消除不止与编导有关，还与较取而代之的乙烯和polyA立体化就其。如果circRNAs的消除是与经典之作编导挑战，那么相反编导不稳由此可知的性则会会闭环circRNAs的消除。通过闭环环己烷编导因次子或相反RNA 转录II表型物质传达动力学（被认为可以催化反应如前所述编导）可以相反编导不稳由此可知的性。结果显然如此，缩水普遍编导闭环次子如SR肽SF2或氢心编导形体线圈（小氢苷酸氢肽颗粒U1亚单位70K和C）snRNP-U1-70K，snRNP-U1-C，preRNA原材料8（Prp8，Slu7），细胚内斗周期素40（CDC40），将副产品从线性变变成了circRNAs。同样，抑制表型物质传达暂停降低了circRNAs分作变成。1.4 circRNAs的水解circRNAs没自由侧边因此并不用通用诸多经典之作RNA水解都能。排泄分析阐明，大一般来说circRNAs都较强更为高约的砹（18.8-23.7h），而其线性对应物是（4.0-7.4h）。circRNAs在形体液则会较强更为高约的砹，尤其是不内斗细胚，比如，脑之前随年龄降低的circRNAs获益则会是源自于这些分次子的不稳由此可知的性与不内斗功用。与之相反，在高速增殖的细胚之前circRNAs看上去一由此可知会获益，则会源自于内斗短时间于消除引发的稀释功用。理论上，circRNAs水解则会起始自一个氢酸内切肽，随后联分作脱氧核糖核酸和内切。小RNA内源性的circRNAs水解是以外鉴由此可知比较好的circRNAs水解都能。然而，唯一的例次子是CDR1as被miR-671水解。CDR1as的数量被miR-671通过AGO2内源性的水解实际上闭环。引人入胜的是，CDR1as准确度很则会是通过编导被miR-7闭环的，并且发挥作用miR-671。在在的一份分析阐明RNA修饰（m6A）促变成了潜在可水解circRNAs的氢酸内切肽的召募。另一项分析发掘出HeLab细胚可不poly（I：C）处理方式或EMCV感染者即再次发生整形体circRNAs的水解。两种处理方式都引发了内切氢苷酸氢酸肽Rnase L的激活以及circRNAs的水解。除了水解，circRNAs则会被细胚外肠道。几项分析样品了外泌形体之前的circRNAs。然而，尚为不清楚是不是circRNAs的肠道对增大其胚内准确度有建树。或者，circRNAs肠道则会形变成了一个交流系统。总的来说，曾受制于逐渐降低的证据揭示circRNAs是基本功能分次子，它的水解、胚外运输工具都会是将来分析的极其重要难题。2. circRNAs的特质和其本质2.1 circRNAs的进立体化激进性circRNAs发挥作用于绝大一般来说海洋生物之前。它们是如何进立体化的？circRNAs激进性有多个层面。第一个是直系词源orthologous或旁系词源paralogous残基都可消除circRNAs。某些circRNAs消除于各不不同种群之前同样的或不同的碱基。这种显然，激进性则会扩展到circRNAs侧击的部分编导残基。一份通过mapping亚胺编导残基的分析分析了从生命形体和活形体脑缺少的circRNAs，结果阐明，大约1/3样品的circRNAs借助于两个编导残基，1/3借助于一个编导残基，阐明了在哺乳类动物脑之前十分离地的激进性。之前一个准确度是circRNAs内基本功能线圈的激进性。这则会包含了RBPs相结分作残基，miRNA，或circRNAs内基本功能性二级结构设计所必要线圈。比如，Rybak发掘出了短种系统多次重复数列（某些则会是RBP相结分作残基）在circRNAs碱基之前可溶性，宣称了亚胺碱基之前极高准确度的激进性。2.2的两组织或受精前期以及亚细胚聚焦免疫传达消除circRNAs的表型物质含铁脑就其表型物质。因此，骨骼肌之前含铁circRNAs也就不奇怪了。circRNAs丰沛于CNS之前是所有分析种群之前的普遍特质。CNS之前circRNAs的显着丰沛则会源自于1个或多个因素。首先，脑，更为除此以外的，在整个身形体之前脊髓系统平庸出最高准确度的如前所述编导。而circRNAs的海洋生物分作变成可以被判别为一种多种不同类别的如前所述编导。第二，circRNAs砹高约，并且脊髓系统一般而言一由此可知会内斗，circRNAs理论上可以在脑受精和再生过程之前急剧获益甚至较低不稳由此可知的性消除。circRNAs在活形体苍蝇之前随着再生在脑之前大量累积，阐明了circRNAs则会进行再生就其的脑病因。在细胚粘贴率与circRNAs数量之在在发挥作用极端的负就其。因此，获益则会是脑之前高准确度circRNAs主要的诱因。circRNAs另外一个引人入胜功用是其亚细胚聚焦。circRNAs主要聚焦于细胚质之前。而且，刊文揭示脊髓系统之前circRNAs聚焦在形体蛋白，棒状和脊髓系统形体。引人入胜的是，一些circRNAs平庸出受精前期特异的氢-质转换聚焦。在在的分析鉴由此可知了臭虫Hel25E和生命形体UAP49/56作为circRNAs细胚氢控制器的关总共价键因次子，并且以依赖circRNAs高约度的模式功用。在绝大一般来说显然，circRNAs总共的唯一的特质就是马蹄形功用，碱基通到复分作物的发挥作用，以及不发挥作用帽次子结构设计和polyA尾巴。因此，标记和外输的系统才会不仅离地特异于多种不同circRNAs也才会标记一个或多个这些特质。circRNAs聚焦到形体蛋白，棒状以及脊髓系统也是很稀奇的。尚为不清楚这种聚焦是由于由此可知向运输工具还是不规则后滞留。更为进一步的表型和生立体化检验必要阐明驱动circRNAs在脊髓系统之前亚细胚聚焦的系统。以外，尚为没分析并用活细胚三维调查circRNAs副产品和运输工具，而此类步骤就会是鉴由此可知这些猜想的关总共价键。而且，这个应用仍然缺乏对各不不同胚内区室之前circRNAs分次子数目和类别的精确描绘出。2.3 circRNA作为miRNA基本功能的闭环次子一些高约非区块RNA可以通过功能性孔洞（sponging）闭环miRNA准确度和/或活性。分析阐明某些circRNAs掺入许多miRNA相结分作残基，据信这些circRNAs也可以作为miRNA海绵。比如，CDR1as较强73个seed-binding 残基对miR-7，并且，AGO2 CLIP统计数据阐明显然有许多miR-7相结分作到了这些残基上。CDR1as打碎除活形体之前miR-7准确度平易近人但显着地下降，而miR-671降低，阐明了这个circRNAs的发挥作用不稳由此可知的了miR-7，而使miR-671不不稳由此可知的。因此，CDR1as则会在某些信号缩水节了miR-7的存储和拘禁。CDR1as也必需运输工具和拘禁miR-7到多种不同胚内隔室，闭环miR-7基本功能。这个基本功能则会在将来被并用来运输工具基于miRNA的治疗。虽然对circRNAs数列显然的样品以及AGO2 PAR-CLIP统计数据的分析了解到了绝大一般来说circRNAs不用广泛相结分作到miRNA，仍然有其他例次子如circSry，circHIPK，circFOXO3，circITCH，circBIRC6，它们都能与miRNA相结分作起到基本功能性功用。并用AGO-RIP和CLIP新技术对样品是不是发挥作用circRNAs与miRNA在在实际上基本粒次子十分关总共价键。借助于打碎除和打碎较低细胚系分析circRNAs与断由此可知的miRNA基本功能和准确度在在基本粒次子也很极其重要。2.4 circRNAs的中文翻译2017年，几个课题两组刊文了circRNAs可被中文翻译。引人入胜的是，可中文翻译circRNAs亦然使用与寄生物表型物质同样的起始残基，而暂停残基则是进立体化激进的且特异于马蹄形ORF。该分析还发掘出circRNAs是被膜烯丙基的氢苷酸形体中文翻译。另外的分析发掘出起始残基上游的RRACH基序(R=G or A； H=A， C or U) 之前的A被甲基立体化时，可以更高circRNAs的中文翻译。由于circRNAs不含5’帽次子，它的中文翻译是帽次子单一的。显然，某些中文翻译circRNAs较强在表面上氢苷酸形体离开残基（IRES），必需在形体液和排泄以帽次子单一的模式中文翻译。引人入胜的是，绝大一般来说circRNAs推算的是与其寄生物表型物质区块肽质的N侧边周围显然一致。这种缩短了的肽质则会会挑战性抑制其mRNA全高约约对应物。表型物质传达因次子Mef2则会就是一个例次子。曾受制于这个应用的短时间速蓬勃发展，我们下半年在再一几年就能看到circRNAs中文翻译以及消除的心理效应的分析经常出现。3. circRNAs 作为奸计、运输工具器或工地由于circRNAs必需高约时在在发挥作用以及相结分作RBPs，它们必需作为这些因次子的陷阱或者运输工具次子。在某些显然，circRNAs和寄生物表型物质肽可实际上或在在接地顺利进行交互功用。circMbl看上去就是如此，它则会就隔绝/运输工具了MBL肽。这是假由此可知的circMbl就其来说闭环环路的一个混合物。2016年，一项分析首次阐明circANRILl可以作为一个肽工地。在NIH3T3活形体变成纤维细胚，circFOXO3被发掘出能分别与p21和CDK2基本粒次子。circFOXO3-p21-CDK2三元复分作物的形变成阻碍了CDK2的基本功能，随后抑制了转录进程。3.1评估circRNAs的形体液基本功能分析发掘出，打碎除CDR1as消除了脊髓不良就其的行为学基因型。cia-cGAS (Cyclic GMP-AMP synthase) 通常高传达于高约期培养HSC细胚氢之前，必需相结分作cGAS，阻碍了它的激活。Cas9打碎除cia-cGAS北岸的侧击碱基之前种系统互补数列抑制其传达后，cia-cGAS缺点活形体之前潜HSC细胚群形体增大，并且升高了胰脏之前type I干扰素的产量，终究引发干细胚都因。最新分析阐明，使用表型区块的shRNA针对种系统编导通到打碎较低circMbl。当下半身打碎较低circMbl时，引发表型物质传达相反，雄性受精致死，行为缺点，翅膀姿势及飞行的缺点。当打碎较低CNS之前的circMbl时，引发了不正常的脊髓系统基本功能。3.2 circRNAs的其他潜在基本功能circRNAs则会还有什么样的分次子基本功能呢？circRNA较强一个有点很感兴趣的特质即极其不稳由此可知的并且随时在在获益。因此，circRNAs可以作为细胚表型物质传达历史背景的分次子记忆分次子或者“飞行机内”。从心理学论述来看，高约时在在发挥作用的circRNA则会作为较强肽区块期望的存储库。可不受精相反或胁迫，这些存储器则会被中文翻译为闭环胁迫自发或心理相反的肽质。脊髓系统之前circRNA的本底中文翻译则会是十分极其重要的。因为circRNAs相结分作与RBPs，如miRNAs一样，circRNAs则会通过相结分作，谒见和拘禁它们的装卸到多种不同胚内区室而起到功用。更为更为进一步地曾受制于circRNAs发挥作用于鞘泡，它们可以被运输工具到整个身形体，然后被多种不同的两组织接收，作为信号分次子起到功用。另外，一个circRNA可以好比1个或几个装卸分次子（miRNA，RBPs），因此可以作为用药运输工具拘禁的载形体。4.结论与将来本文近期里无论如何的分析，阐明circRNAs较强多种基本功能，可以作为肽工地，召募其他类别RNA，并且通过相结分作miRNAs不良影响表型物质传达沉默、中文翻译和特异mRNA的水解；脊髓系统之前circRNAs的不对称原产阐明了实际上细胚在在运输工具的则会性；circRNAs必需区块从到肽，虽然以外知道绝大一般来说则会的肽的心理基本功能，很无论如何会他们会与其寄生物表型物质线性RNA区块全高约约肽借助于某些能力。由于RNA新技术的稳步蓬勃发展，我们下半年再一circRNAs应用就会有高约足的蓬勃发展。更为进一步的对circRNAs聚焦，运输工具，活细胚内水解，十分有趣的circRNAs基本粒次子两组，以及单细胚图谱的理解都将在这个应用夺得进步。原始出处：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.