原创： 纪照辉 上海生命基因

Identifying and Characterizing circRNA-Protein Interaction

鉴定和表征circRNA-蛋白质相互作用

期刊：Theranostics；影响因子：8.537

发表单位：多伦多新宁医院

circRNA-蛋白质结合的类型及其功能以及未来应用的前景的综述。

circRNA可以作为miRNA海绵起作用，从而降低它们靶向mRNA的能力。我们假设circRNA可以将蛋白质结合，储存，分类和隔离到特定的亚细胞位置，并充当调节蛋白质-蛋白质相互作用的动态支架分子。在这里，我们回顾了circRNA-蛋白质相互作用的生物学意义和功能，并揭示了各种组织，发育阶段和生理条件中相互作用的动态模型。用于鉴定和表征动态RNA-蛋白质相互作用的改进技术可阐明与circRNA的表达和功能多样性相关的分子机制。

1 、circRNAs的功能意义

circRNA主要存在于细胞质中，并已在培养基的外泌体中发现。circRNA与组织和器官发育有关，并且可能在各种疾病过程中发挥作用，其功能仍然很大程度上未知：

（1）少数circRNA通过作为miRNA的“海绵”起作用；

（2）一些circRNA可以“海绵”其他因子，例如RNA结合蛋白；

（3）大量表达的环状RNA可能具有其他未知的调节功能；

（4）增加的证据表明环状RNA可能不是真正的非编码RNA类型，至少其中一些是可翻译的。

尽管许多circRNA可能具有生物学功能，但仍有可能大量的circRNA实际上可能是前体mRNA剪接的无关紧要的副产物。

2、 circRNA-蛋白质相互作用的生物学意义

一些RNA结合蛋白（RBP）可以与circRNA结合形成circRNA及其同源mRNA之间的竞争，其中RBP影响翻译。部分内源性细胞溶质circRNA可以作为调节蛋白质-蛋白质相互作用的支架。此外，我们的研究表明部分circRNA可通过调节蛋白质-蛋白质相互作用来调节其结合蛋白的表达。

3 、检测circRNA-蛋白质相互作用

对circRNA序列的全局生物信息学分析表明，与其线性mRNA相比，circRNA在RBP的结合位点没有显示富集。然而，circRNA的三级结构在确定蛋白质结合能力方面可能比线性RNA序列更有影响。迄今为止，主要通过RNA pull-down测定或RNA免疫沉淀（RIP）分析circRNA和蛋白质之间的相互作用。

（1）在RNA pull-down测定中，RNA被探针下拉，允许分析相关蛋白质。用于反向剪接点的探针是circRNA独有的唯一序列元件。使用circRNA过表达和沉默技术将通过定量比较下拉的circRNA与特定的下拉蛋白来帮助确认RNA-蛋白相互作用。

（2）RNA结合蛋白免疫沉淀测定（RIP）然后进行circRNA测序是分析circRNA-蛋白质相互作用的另一种可行策略。

（3）RNase保护测定（RPA）是检测细胞提取物中RNA和RNA片段的有效方法。RPA测定也可用于绘制蛋白质-RNA相互作用。

（4）通过显微镜分析circRNA和蛋白质共定位是另一种用于鉴定circRNA-蛋白质相互作用的策略。

4、 动态circRNA-蛋白质相互作用

环状RNA可以采用不同于相关线性mRNA的三级结构，越来越多的证据表明circRNA表达是动态的，并且允许维持不同的空间和时间表达谱。circRNA可能形成不同的三级模型，它们更喜欢结合特定的蛋白质。某些三级模型可能在某些组织和细胞中动态存在，导致与不同结合蛋白的不同亲和力。由于溶剂和金属离子等细胞环境对circRNA动态三级结构具有强烈影响，因此主要的circRNA三级结构在各种细胞系，组织和发育阶段可能不同。

5、 RNA-蛋白质相互作用影响circRNA和蛋白质的动态表达

circRNA结合蛋白在调节circRNA合成和降解中起关键作用。已经证明RNA循环由互补序列促进并且受特异性RNA结合蛋白调节。RNA-蛋白质相互作用还可以通过稳定互补序列或通过抑制规范剪接来促进circRNA形成。RBP可以作为circRNA形成的激活剂或抑制剂，并调节circRNA表达水平。鉴于circRNA的高度稳定性及其对核酸外切降解的假定抗性，可能存在控制circRNA水平的细胞机制，至少一些circRNA的降解通路可以通过内切核酸酶切割介导。RNA-蛋白质相互作用影响蛋白质表达，功能和生物发生。

6 、用于靶向治疗的CircRNA

我们最近的研究表明，环状RNA表达质粒与纳米颗粒的缀合是递送环状RNA的有用方法。由于纳米粒子不能进入细胞核，治疗方法只能集中于外显子环状RNA，因为这类环状RNA主要在细胞质中检测到。由于具有高递送效率的优势，针对环状RNA的siRNA或AON的递送将是未来环状RNA研究的有价值的方法。

讨 论

对circRNA的生理和病理作用的研究兴趣正在增长。circRNA与蛋白质相互作用从而使蛋白质与特定亚细胞级分结合，螯合或转位的能力允许circRNA充当调节蛋白质 - 蛋白质相互作用的动态支架。这为蛋白质和circRNA的生物发生和降解提供了进一步的复杂层，并且可能在细胞生理学中具有进一步的相关性。化学和生物研究技术的进步将改进目前识别动态RNA-蛋白质相互作用的技术，并进一步阐明与环状RNA相关的分子机制。