环状RNA的过去，从前与未来

“所有的真理都经历三个阶段。第一，被嘲笑。第二，被激烈支持。第三，被赞许且是正因如此的。”——Arthur Schopenhauer外侧RNA是近些年来的研究实习旅游者。亦同，美国Brandeis私立大学生物体系的Sebastian Kadener等人在EMBO上近期了外侧RNA的研究实习进展。BioArt对其进行时了编译，以飨读者。外侧RNA（circular RNA， circRNA）是由也就是说编导（back-splicing）流程显现出的共价闭合外侧RNA。其不具备真氢之前充沛，趋同上保守派，其组织特异性暗示，很较移动性牢固，可在神经元其组织之前随衰累加等特点。并且，circRNA可以通过挑战编导作法与其并不相同的二阶RNA游离进行时官能团通气。最近的华盛顿邮报确实它还不具备反式通气基本功能：某些circRNAs能与microRNAs交互起着，一些可被之前文，通气免疫反应和行为。本文近期了哺乳类circRNAs以外存留的经验，概述了circRNAs潜在基本功能的简介看法，源自的概念，以及本各个领域确实的今后一段距离。基本上到现在断定：1976年，Sanger首次在类病毒之前断定了氢酸共价闭合外侧的RNA大分粗大子。第二份研究实习是1979年Hsu描述了没自由侧边的外侧RNA的不存在。举例：零星的研究实习声称circRNAs来举例于内源RNA。首篇此类华盛顿邮报是在1991年，偶遇断定心脏病基因组紊乱（DCC）起因了非经典电影编导作法 (“scrambled exons”) mRNA情况。随后，又断定了有机体EST-1和Sry基因组也有类似情况，证明这些不具备scrambled exons的无polyA RNA都是circRNA。并且断定circSry不具备其组织特异性，且不存在于3个并不相同的血清生境。显现出：在月从前的几年从前，极多量研究实习提出了这些大分粗大子显现出的确实组态。这还包括了也就是说：也就是说移位对Sry的中间体是需要的；以及断定circRNA可以在游离通过氢生物体碱显现出。分类法：随后的90年代中后期到20世纪初，研究实习断定多种基因组可以显现出circRNAs，并且对应属的circRNAs进行时了更加简单分类法为scrambled-exon，碱基聚合反应游离（exon-shuffling products），或者只是“非二阶mRNA”。此一时期的研究实习虽然证明这些外侧RNA大分粗大子的不存在，但是对其潜在的受到影响并未充分认识。爆发式研究实习：都是在2010年开始，RNA-seq技术开发的蓬勃发展以及专门的计算燃气开发，了circRNA 研究实习。在2010年早期，断定多肝细锥体哺乳类之前不具备上百种circRNA，其之前多数是较高暗示的，但是有些是很较高金属量的。而且，在许多前提，如circSry可以是该体内基因组（host gene）的主要游离。2013年的两篇文章除了证明多种哺乳哺乳类之前不存在上百circRNA以外（野也有秋季，小杂志开启大颇受欢迎各个领域），还声称CDR1as (ciRS-7) 和circSry，都能建构并通气特定microRNA的能活性！另外，许多实习都确实在有机体，鼠，苍蝇之前circRNAs是其组织和生殖宇宙特异性暗示的。这些研究实习还描述了氢对与定性circRNAs的另行颖新方法。比如，统计分析RNase R预处理过程后的无polyA circRNAs富集文库。这个新方法都能富集circRNAs，也能对应根本的circRNAs和不含scrambled exons的mRNAs。由于circRNAs junction的多样连续性，对其氢对和表征须要多种不同设计的生物体信息学计算燃气。现而今，之前不存在大量的燃气可以注解和量简化circRNAs。值得注意的是另行circRNAs侦测新方法和燃气也能侦测潜在的circRNAs外部径向编导的不存在。其组织特异性与生殖阶段特异性：近些年来，circRNAs的其组织特异性和受生殖阶段通气而显现出的连续性被声称。五份独立实习确实多种circRNAs在人脑之前很较高金属量不存在，并且随着神经元分简化和生殖迅速增大。而且，circRNAs显现出被神经元纤维大型能活动通气，而且在动作电位体、棒状、动作电位神经元纤维之前大量不存在。circRNAs少见不存在于神经元其组织的情况在凋亡哺乳类之前更是轻微，获益了大量的circRNAs，暗示了circRNAs水准与肝细锥体分简化不下呈肥大性。基本功能与通气：假定，circRNAs可以官能团和反式展现出基本功能。2014年，Ashwal-Fluss断定circRNAs是与常规编导共mRNA并且两大的。因此，circRNAs的生物体起因所致了同一体内基因组mRNAs人工合成的减极多。几个课题组氢对了碱基编导和中间体所须要之物，声称了中间体信号聚焦在可中间体碱基侧击的碱基至少。Ashwal-Fluss也暗示了通气苍蝇之前circMbl游离的具体来说通气环路的不存在，在跳蚤之前氢对了第一个参加碱基中间体的复合物（编导因粗大子muscleblind， MBL）以及其脊椎哺乳类分简化成物muscleblind-like复合物1（MBNL1）。随后的实习氢对了其他的RNA建构复合物RBPs都能在并不相同系统和生物体之前管控碱基中间体，还包括RNA腺苷脱氨激酶（ADAR），quaking（QKI），FUS，氢因粗大子NF90/NF110，DHX9，表皮编导通气复合物ESRP1，丝氨酸/精氨酸不含铁复合物。终于，以外的实习之前解释了circRNAs与并不相同系统在在的特别性。在跳蚤人脑，血清和有机体肝细锥体之前不存在都能显现出复合物质的除此以外circRNAs；有的circRNAs与免疫鼓动特别；几份报告声称了circRNAs在血清和跳蚤人脑以及骨髓之前不具备基本功能；大量研究实习展示了circRNAs和癌症有关。这些蓬勃发展暗示普遍认为对circRNAs的看法起因了清晰的起因变化，描绘出这个振奋人心和并能蓬勃发展的各个领域离开了时代转折。1. circRNAs的显现出1.1也就是说编导组态碱基举例的circRNAs是通过也就是说编导的特定子类编导作法显现出的，即一个5’编导丝氨酸攻击上游3’编导残基，演简化成3’-5’酯激酶键显现出一个外侧的RNA大分粗大子。尽管绝大多数真氢肝细锥体之前circRNAs都是由编导体显现出，并不相同生物体之前的具体组态是并不相同。与哺乳类并不相同，植物之前的circRNAs从不具备更加略粗大的连续性碱基甚至完全没连续性性的粗大碱基的侧击区域而来。寻常的是，古生杆菌之前circRNAs的显现出独立于编导体，所致了各种各样的circRNAs，其之前只不过16%来举例于字节基因组以及更是极多来自于碱基。多肝细锥体生物体之前，先前华盛顿邮报确实编导残基侧击于可中间体碱基是最经典电影的，而且也就是说编导是通过编导体督导。寻常的是，circRNAs少见值得注意原始碱基而且多来举例于字节碱基，尤其是聚焦于复合物字节基因组的5’UTR。这所致了也就是说编导直达由字节碱基到字节碱基（CDS-CDS）和5’UTR-CDS组成，趋于值得注意基因组的第二个碱基。这确实与它们的生物体起因特别，须要相比较于大约而言更是粗大和更是较高效编导的碱基；上会第一个碱基满足上述两个前提。在许多前提，circRNAs的显现出举例于简单的径向编导决定。一些基因组显现出多种径向编导羟基以及circRNAs，这暗示了也就是说编导和径向编导确实是基本功能特别的。1.2 碱基和复合物涡轮碱基中间体碱基举例的circRNAs的显现出憎恶依靠表列至极多一种组态：不具备粗大也就是说移位或建构RBPs的碱基。两种组态都将circRNAs侧击的碱基们紧紧挨上来。多种生物体之前，可中间体碱基被粗大碱基侧腹重重包围，这些碱基许多都不含有大量的也就是说连续性分组。因此，碱基之前也就是说连续性移位的不存在可以被用来预测碱基有否有确实起因中间体。并不相同生境之前，也就是说连续性电粗大子元件不具备并不相同的基序（motif）与金属量，对这些基序进行时碱基比对指示了确实的趋同关系。此外，在碱基之在在和至少的也就是说移位电粗大子元件的分布对circRNAs的存量与子类不具备多方面受到影响。尽管侧击碱基之前粗大也就是说移位作出作出贡献了碱基中间体，这些碱基之前不存在的其他也就是说移位确实会消除碱基在在的交互起着（inter-intronic interactions），原先的是碱基内的交互起着（intra-intronic interactions）。后者趋于消除碱基中间体，确实是通过碱基在在二级结构设计挑战。RBPs诱导了另一种组态。并非所有侧击不含有粗大碱基的碱基都能被中间体。许多可中间体碱基侧击碱基之前都有有也就是说移位，这憎恶暗示了不存在碱基中间体的其他组态。MBL与几个很较移动性保守派的碱基残基建构，作出作出贡献了其自身基因组第二碱基的中间体。mbl第二碱基侧击的碱基值得注意了略粗大也就是说移位，确实都能牢固碱基在在交互起着，但是在不够MBL建构时确实不强而不足以作出作出贡献碱基中间体。这憎恶地暗示了MBL作出作出贡献中间体是通过建构到侧击碱基从而作出作出贡献碱基-碱基在在交互起着。MBL大分粗大子确实起因二聚简化，把两个碱基侧边带进一起，从而编导演简化成circRNA。其他RBPs，如QKI，FUS，ESRP1也能通气碱基中间体。终于，跳蚤之前laccase-2基因组举例的circRNAs的生物体起因受到并不相同RBPs的共同通气，如异质氢糖氢复合物hnRNPs以及SR复合物，暗示了给定碱基的中间体稳定性确实是多种信号的整合结果。这种通过碱基-碱基交互起着作出作出贡献中间体起因至极多均举例于二阶编导的空在在位阻（steric inhibition）。那么，作出作出贡献或打乱RNA结构设计的因素，确实起因变化circRNAs生物体人工合成。确有，最近实习确实通过dsRNA特异腺苷脱氨激酶ADAR编辑RNA，通气了circRNAs的人工合成。而且，RNA解旋激酶DHX9通过打乱基于ALU也就是说移位的二级结构设计限制了circRNAs显现出。DHX9与干扰素诱导的ADAR羟基（p150）实际上交互起着，演简化成的复合体打乱了RNA二级结构设计，还包括许多都能作出作出贡献碱基中间体的结构设计。持续上升DHX9加倍了circRNAs。这确实是一个校准组态来减极多circRNAs的为广泛显现出，暗示了某些circRNAs不只是“成品缺陷”或编导信道。均涉及到dsRNA结构设计注意到的表征举例也确实起因变化circRNAs人工合成。比如，免疫鼓动因粗大子NF90和NF110会通气circRNAs显现出。寻常的是，这些复合物与mRNA流程演简化成的dsRNA结构设计起因交互起着。NF90/NF110看上来能牢固这种瞬时双链RNA大分粗大子，作出作出贡献了除此以外circRNAs的也就是说编导。寻常的是，NF90建构残基是胺类充沛于侧击碱基的ALU motif。因此，这些碱基的中间体也可受到ADAR和/或DHX9管控。1.3 circRNAs人工合成的管控circRNAs由RNA聚合激酶IImRNA并且由编导体显现出。重要的是，许多演简化成circRNAs的碱基没径向编导，因此，一些很较高金属量的circRNAs都能官能团通气mRNA的显现出。除此之外，circRNAs的显现出不止与编导有关，还与较高效的降解和polyA简化特别。如果circRNAs的显现出是与经典电影编导挑战，那么起因变化编导稳定性确实会通气circRNAs的显现出。通过通气官能团编导因粗大子或起因变化RNA 聚合激酶IImRNA动力学（被认为可以管控径向编导）可以起因变化编导稳定性。结果确有如此，持续上升少见编导通气粗大子如SR复合物SF2或氢心编导体电粗大子元件（小氢糖氢复合物基质U1亚其他部门70K和C）snRNP-U1-70K，snRNP-U1-C，preRNA成品8（Prp8，Slu7），肝细锥体分简化周期素40（CDC40），将游离从二阶变成了circRNAs。除此以外，消除mRNA重另行启动增大了circRNAs人工合成。1.4 circRNAs的交联circRNAs没自由侧边因此并不能常用诸多经典电影RNA交联间接地。游离研究实习确实，大多数circRNAs都不具备更是粗大的锝（18.8-23.7h），而其二阶并不相同物是（4.0-7.4h）。circRNAs在精粗大子确实不具备更是粗大的锝，尤其是不分简化肝细锥体，比如，人脑之前随年龄增大的circRNAs获益确实是举例于这些大分粗大子的牢固性与不分简化连续性。与之只不过，在很较高速游离的肝细锥体之前circRNAs看上来不想获益，确实举例于分简化快于显现出所致的酒精起着。假定，circRNAs交联确实开端于一个氢酸内切激酶，随后联合核糖体和内切。小RNA诱导的circRNAs交联是以外为止氢对最差的circRNAs交联间接地。然而，唯一的例粗大子是CDR1as被miR-671交联。CDR1as的存量被miR-671通过AGO2诱导的交联实际上通气。寻常的是，CDR1as水准很确实是通过编导被miR-7通气的，并且依靠于miR-671。最近的一份研究实习暗示RNA词句（m6A）作出作出贡献了潜在可交联circRNAs的氢酸内切激酶的招揽。另一项研究实习断定HeLab肝细锥体一时在在poly（I：C）处理过程或EMCV接种即起因适度circRNAs的交联。两种处理过程都所致了内切氢糖氢酸激酶Rnase L的应答以及circRNAs的交联。除了交联，circRNAs确实被肝细锥游离分泌物。几项研究实习侦测了外泌体之前的circRNAs。然而，尚能不吻合有否circRNAs的分泌物对降较高其锥体内水准有作出贡献。或者，circRNAs分泌物确实演简化成了一个沟通组态。总的来说，考虑到迅速增大的确凿显示circRNAs是基本功能大分粗大子，它的交联、锥游离装卸运输都会是今后研究实习的重要原因。2. circRNAs的基本特征和性质2.1 circRNAs的趋同特异性circRNAs不存在于绝大多数生物体之前。它们是如何趋同的？circRNAs特异性有多个层面。第一个是直系分简化成orthologous或一系分简化成paralogous残基都可显现出circRNAs。某些circRNAs显现出于并不相同生境之前除此以外的或相同的碱基。这种前提，特异性确实扩展到circRNAs侧击的均编导残基。一份通过mapping中间体编导残基的研究实习统计分析了从有机体和血清人脑举例的circRNAs，结果确实，大约1/3侦测的circRNAs协作两个编导残基，1/3协作一个编导残基，确实了在哺乳哺乳类人脑之前更加很较移动性的特异性。终于一个水准是circRNAs内基本功能电粗大子元件的特异性。这确实还包括了RBPs建构残基，miRNA，或circRNAs内基本实用性二级结构设计所必需电粗大子元件。比如，Rybak断定了略粗大也就是说移位碱基（某些确实是RBP建构残基）在circRNAs碱基之前富集，指出了中间体碱基之前更是很较高水准的特异性。2.2其组织或生殖阶段以及亚肝细锥体聚焦特异性暗示显现出circRNAs的基因组不含铁人脑特别基因组。因此，神经元其组织之前不含铁circRNAs也就不古怪了。circRNAs充沛于CNS之前是所有研究实习生境之前的少见基本特征。CNS之前circRNAs的显着充沛确实举例于1个或多个因素。首先，人脑，更是尤其的，在整个身躯之前神经元纤维表现出最很较高水准的径向编导。而circRNAs的生物体人工合成可以被概念为一种多种不同子类的径向编导。第二，circRNAs锝粗大，并且神经元纤维一般而言不想分简化，circRNAs假定可以在人脑生殖和凋亡流程之前慢慢获益甚至较高稳定性显现出。circRNAs在血清苍蝇之前随着凋亡在人脑之前大量累加，暗示了circRNAs确实参加凋亡特别的人脑疾病。在肝细锥体复制不下与circRNAs存量之在在不存在憎恶的肥大。因此，获益确实是人脑之前很较高水准circRNAs主要的诱因。circRNAs另外一个寻常连续性是其亚肝细锥体聚焦。circRNAs主要聚焦于肝细锥体质之前。而且，华盛顿邮报显示神经元纤维之前circRNAs聚焦在神经元节，棒状和动作电位体。寻常的是，一些circRNAs表现出生殖阶段特异的氢-质转换聚焦。最近的研究实习氢对了跳蚤Hel25E和有机体UAP49/56作为circRNAs肝细锥体氢输出的关键因素因粗大子，并且以依靠circRNAs粗大度的作法起着。在绝大多数前提，circRNAs共有的唯一的基本特征就是外侧连续性，碱基直达复合物的不存在，以及不不存在帽粗大子结构设计和polyA尾部。因此，鉴别和外输的组态需要不仅很较移动性特异于多种不同circRNAs也需要鉴别一个或多个这些基本特征。circRNAs聚焦到神经元节，棒状以及动作电位也是很引人注目的。尚能不吻合这种聚焦是由于定向装卸运输还是弥散后逗留。进一步的表型和生简化实验须要阐明涡轮circRNAs在神经元纤维之前亚肝细锥体聚焦的组态。以外为止，尚能没研究实习透过能活肝细锥体影像调查circRNAs游离和装卸运输，而此类新方法将会是核查这些假说的关键因素。而且，这个各个领域仍然不够对并不相同锥体内区室之前circRNAs大分粗大子数和子类的精确描述。2.3 circRNA作为miRNA基本功能的通气粗大子一些粗大非字节RNA可以通过胺类表层（sponging）通气miRNA水准和/或能活性。研究实习确实某些circRNAs不含有许多miRNA建构残基，推测这些circRNAs也可以作为miRNA海绵。比如，CDR1as不具备73个seed-binding 残基对miR-7，并且，AGO2 CLIP样本确实确有有许多miR-7建构到了这些残基上。CDR1as敲除血清之前miR-7水准温和但显着地减少，而miR-671增大，暗示了这个circRNAs的不存在牢固了miR-7，而使miR-671不牢固。因此，CDR1as确实在某些信号下通气了miR-7的存储和特赦。CDR1as也都能装卸运输和特赦miR-7到多种不同锥体内隔室，通气miR-7基本功能。这个基本功能确实在今后被透过来装卸运输基于miRNA的疗法。虽然对circRNAs碱基完全的侦测以及AGO2 PAR-CLIP样本的统计分析探究了绝大多数circRNAs不能为广泛建构到miRNA，仍然有其他例粗大子如circSry，circHIPK，circFOXO3，circITCH，circBIRC6，它们都能与miRNA建构展现出基本实用性起着。透过AGO-RIP和CLIP技术开发对侦测有否不存在circRNAs与miRNA在在实际上交互起着十分关键因素。构筑敲除和敲较高肝细锥体系研究实习circRNAs与应属的miRNA基本功能和水准在在交互起着也很重要。2.4 circRNAs的之前文2017年，几个课题组华盛顿邮报了circRNAs可被之前文。寻常的是，可之前文circRNAs反之亦然用到与体内基因组除此以外的开端密码粗大子，而重另行启动密码粗大子则是趋同保守派的且特异于外侧ORF。该研究实习还断定circRNAs是被膜催化作用的氢糖体之前文。另外的研究实习断定开端密码粗大子上游的RRACH基序(R=G or A； H=A， C or U) 之前的A被甲基简化时，可以提很较高circRNAs的之前文。由于circRNAs都有5’帽粗大子，它的之前文是帽粗大子独立的。确有，某些之前文circRNAs不具备外部氢糖体离开残基（IRES），都能在精粗大子和游离以帽粗大子独立的作法之前文。寻常的是，绝大多数circRNAs预测的是与其体内基因组字节复合物质的N侧边区域完全一致。这种缩略粗大了的复合物质确实会挑战性消除其mRNA全粗大约并不相同物。mRNA因粗大子Mef2确实就是一个例粗大子。考虑到这个各个领域的并能蓬勃发展，我们预定在月从前几年就能看到circRNAs之前文以及显现出的表征物理情况的研究实习注意到。3. circRNAs 作为正当、装卸运输器或栏杆由于circRNAs都能粗大期以来不存在以及建构RBPs，它们都能作为这些因粗大子的陷阱或者船运粗大子。在某些前提，circRNAs和体内基因组复合物可实际上或在在接地进行时交互起着。circMbl看上来就是如此，它确实就阻隔/船运了MBL复合物。这是假定的circMbl具体来说通气环路的一个组分。2016年，一项研究实习首次确实circANRILl可以作为一个复合物栏杆。在NIH3T3血清成纤维肝细锥体，circFOXO3被断定能分别与p21和CDK2交互起着。circFOXO3-p21-CDK2三元复合物的演简化成以致于了CDK2的基本功能，随后消除了肝细锥体周期进程。3.1评估circRNAs的精粗大子基本功能研究实习断定，敲除CDR1as显现出了神经元松弛特别的生物学环境因素。cia-cGAS (Cyclic GMP-AMP synthase) 上会很较高暗示于粗大期以来培育出HSC肝细锥体氢之前，都能建构cGAS，以致于了它的应答。Cas9敲除cia-cGAS下游的侧击碱基之前也就是说连续性碱基消除其暗示后，cia-cGAS缺陷血清之前粗大程HSC肝细锥体群体减极多，并且升很较高了骨髓之前type I干扰素的产能，最终所致干肝细锥体所剩无几。简介研究实习确实，用到表型字节的shRNA针对也就是说编导直达敲较高circMbl。当全身敲较高circMbl时，所致基因组暗示起因变化，雄性生殖伤人，行为缺陷，翅膀姿势及飞行的缺陷。当敲较高CNS之前的circMbl时，所致了不正常的动作电位基本功能。3.2 circRNAs的其他潜在基本功能circRNAs确实还有什么样的大分粗大子基本功能呢？circRNA不具备一个更让人着迷的基本特征即极其牢固并且随时在在获益。因此，circRNAs可以作为肝细锥体mRNA历史的大分粗大子知觉大分粗大子或者“飞行通讯系统”。从表征学论述来看，粗大期以来不存在的circRNA确实作为不具备复合物字节意念的存储库。一时在在生殖起因变化或唆使，这些存储器确实被之前文为通气唆使鼓动或表征起因变化的复合物质。动作电位之前circRNA的本底之前文确实是更加重要的。因为circRNAs建构与RBPs，如miRNAs一样，circRNAs确实通过建构，呈递和特赦它们的装卸到多种不同锥体内区室而展现出起着。更是进一步地考虑到circRNAs不存在于腺体香菇，它们可以被装卸运输到整个身躯，然后被多种不同其组织交还，作为信号大分粗大子展现出起着。另外，一个circRNA可以承载1个或几个装卸大分粗大子（miRNA，RBPs），因此可以作为药品装卸运输特赦的载体。4.结论与今后本文近期从前基本上的研究实习，确实circRNAs不具备多种基本功能，可以作为复合物栏杆，招揽其他子类RNA，并且通过建构miRNAs受到影响mRNA无论如何、之前文和特异mRNA的交联；神经元纤维之前circRNAs的不对称分布暗示了实际上肝细锥体在在装卸运输的确实性；circRNAs都能字节从到复合物，虽然以外并不知道绝大多数确实的复合物的表征基本功能，很有确实他们会与其体内基因组二阶RNA字节全粗大约复合物协作某些意志力。由于RNA技术开发的蒸蒸日上，我们预定月从前circRNAs各个领域将会有突破性的蓬勃发展。进一步的对circRNAs聚焦，船运，能活肝细锥体内交联，原始的circRNAs交互起着组，以及单肝细锥体图谱的理解都将在这个各个领域取得革新。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.