转自： 科研者言（微信公众号）

环状RNA的定义是什么？circRNAs（Circular RNAs，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非编码RNA分子。它们通过pre-mRNA在细胞核内backsplicing形成环状，与之相对的，就是具有5' 末端帽子和3' 末端poly(A)尾巴的RNA分子了？那是什么呢？就是mRNA、lncRNA这些两端开放的RNA分子了。

circRNA在发表的高分文章中可大致分为三类机制：ceRNA（吸附miRNA，作为海绵）、可编码翻译成为短多肽、结合功能蛋白调控其胞内功能。

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那么今天我们总结了9个推荐的circRNA研究思路，希望对童鞋们有所启发，如下：

1.Cis-Acting circ-CTNNB1 Promotes β-Catenin Signaling and Cancer Progression via DDX3-Mediated Transactivation of YY1.

Cancer Res9.131区. 2019 Feb

分子机制：这篇文章介绍顺式调控作用的circRNA，由β-catenin（基因CTNNB1）转录因子7（β-catenin (CTNNB1)/transcription factor 7-like 2）促进转录后筛选表达差异的circRNA，筛选到一个由CTNNB1基因内含子转录产生的circ-CTNNB1，其在细胞核内表达水平较高，在癌组织以及肿瘤细胞系中也较高，而且和多种肿瘤的差的预后相关。细胞功能实验发现circ-CTNNB1可激活β-catenin 的表达，以及肿瘤细胞的增殖侵袭和转移。当敲减Circ-CTNNB1的表达，以及使用特异性抑制性多肽可抑制Circ-CTNNB1和DDX3的物理性结合。分子机制上，Circ-CTNNB1可结合DEAD-box polypeptide 3 (DDX3)，促进DDX3和Yin Yang 1（YY1）的物理性结合，导致了YY1的反式调控激活下游的基因，其中就包括Wnt/β-catenin信号通路的相关基因。

2.Novel Role of FBXW7 Circular RNA in Repressing Glioma Tumorigenesis.

1区11.238J Natl Cancer Inst. 2018 Mar 1

分子机制：恶性胶质瘤10对样本进行测序，细胞株包括U251和U373进行体外功能以及分子机制实验，测序结果发现Circ-FBXW7在肿瘤样本中异常低表达，且其低表达和恶性胶质瘤差的预后相关，进一步的体内外功能实验证明，高表达Circ-FBXW7显著抑制U251和U373细胞的增殖侵袭和转移。进一步的生信分析发现Circ-FBXW7具备编码多肽链的能力，叫做FBXW7-185aa ，当单独在体外、体内实验中，过表达或者敲减FBXW7-185aa时，结果表明是FBXW7-185aa而不是 Circ-FBXW7本身发挥着抑制肿瘤恶性生物学行为的作用。分子机制上FBXW7-185aa使得c-myc癌蛋白的稳定性变差，半衰期变短，抑制去泛素化水解酶Usp28对于c-myc癌蛋白稳定性的调控。

3.A novel FLI1 exonic circular RNA promotes metastasis in breast cancer by coordinatelyregulating TET1 and DNMT1.

1区13.214Genome Biol. 2018 Dec 11

分子机制：FLI1（Friend白血病病毒插入位点l）是一个癌基因驱动子，可促进实体肿瘤的增殖和侵袭。作者首先实验发现FLI1在乳腺癌的各个分期以及转移阶段，均持续高表达。通过免疫共沉淀技术测序发现FLI1启动子区以及外显子去可转录出一个circRNA，命名为FECR1。体外细胞功能实验FECR1独立促进MDA-MB231 breast cancer cell的增殖和侵袭。机制上发现，FECR1可通过正反馈回路介导FLI1启动子区低甲基化修饰，促进了FLI1的转录，原来FECR1可顺式调控FLI1而招募TET1蛋白，其发挥DNA脱甲基的作用，进行启动子区的去甲基化作用。作用机制如下。

备注：TET(ten-eleven translocation)蛋白家族是一组能够调节各种表观遗传反应的DNA脱甲基酶，可将5-甲基胞嘧啶(5mC)转化为5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)。该过程是DNA去甲基化的1个必要阶段。5hmC可在活性转录基因起始位点和Polycomb抑制基因启动子延伸区域富集。TET蛋白包括3个成员TET1、TET2和TET3，均属于α-酮戊二酸和Fe2+依赖的双加氧酶，其催化涉及氧化过程。

4.Structure and Degradation of Circular RNAs Regulate PKR Activation in Innate Immunity.

Cell31.3981区. 2019 May 2

分子机制：本文的circRNA研究的是和固有免疫相关。本文作者测序SLE红斑狼疮病人或者是病毒感染的PBMC细胞和正常人的PBMC细胞，发现两种状态下（病理和正常），细胞内的circRNA表达谱变化较大，所有的circRNA都会被RNase L大量降解，而这个RNase L正是在在dsRNA激活的PKR激活时发生的事件。在正常情况下，circRNA倾向于形成16-26 bp大小的RNA双聚合体，可发挥PKR的抑制剂，而PKR正是机体固有免疫激活的效应分子。而当发生病毒感染或者自体免疫疾病时，PBMC中的circRNA被降解，而PKR受体则被大量磷酸化激活。功能实验时发现，发现在PBMC以及T-cell中过表达具有dsRNA结构的circRNA时，其可结合抑制PKR，减弱了PKR激活的级联放大效应，提供了一种全新的circRNA参与自体免疫疾病以及病毒感染导致机体发病的研究。

5.RNA Circularization Diminishes Immunogenicity and Can Extend Translation Duration In Vivo.

Mol Cell14.2481区. 2019 May 2

分子机制：自然界中存在很多的RNA病毒，机体为有效抵御这些病毒的感染，进化出了复杂的免疫系统，其中针对RNA分子的识别受体是激活相关免疫机制的触发器。已知RNA感受器包括RIG-I，TLR-3/7/8等分子，它们可以识别不同的RNA或其降解产物。在利用长链RNA进行外源基因导入和表达的实验中，常引入特殊的RNA修饰以降低这些RNA感受器分子介导的免疫效应，这些修饰包括假尿苷修饰，N1-甲基假尿，5-甲氧基尿苷（5moU）修饰等等。本文作者报道了未经修饰的外源的circRNA可以绕过小鼠机体中含有RIG-I以及TLR成分的细胞，避免激活免疫反应，但是线性的RNA可以激活强烈的免疫反应。而在体外的功能实验显示，同样的环状的circRNA的免疫刺激反应更弱。

体外环化的circRNA可在体内翻译：为分析高纯度的体外环化circRNA能否在体内被有效翻译，作者在小鼠体内进行了分析。作者构建了环化的人促红细胞生成素的circRNA和带N1-甲基假尿修饰的线性mRNA，体外细胞实验表明两者翻译效率相当。注射小鼠后分析血清中游离分子的半衰期，表明circRNA存在的时间更持久。小鼠体内能够检测到注射体外环化的circRNA的翻译产物，表明高纯度的体外环化circRNA可以在体内实现有效，稳定的蛋白表达。作者最后还尝试脂质体进行体外环化circRNA的包裹和体内给药，结果表明体外环化的高纯度circRNA能够兼容纳米脂质体载体。

6.Loss of Super-Enhancer-Regulated CircRNA Nfix Super-Enhancer-Regulated CircRNA Nfix Induces Cardiac Regeneration After Myocardial Infarction in Adult Mice.

Circulation18.881区. 2019 Apr 5

分子机制：本文作者通过测序发现一个circRNA，名叫circNfix，可以被超级启动子（Super-enhancer）调控，其在人类、大鼠、小鼠的心脏中高表达。而转录因子Meis1被发现可结合该circNfix的SE序列上，增加其表达水平。在体内外实验中发现，当把circNfix敲减后，心肌细胞增殖促进，否则反之。进一步发现敲减circNfix可促进血管生成，而抑制心脏缺血后的心肌细胞的凋亡，减弱心脏功能失调，促进了病人的预后。机制上，circNfix促进了YBX1和NEDD4I（E3泛素连接酶），引起了YBX1的泛素化降解，抑制了cyclin蛋白A2以及B1的表达。另外还有一条分子机制，那就是其可吸附miR-214，从而促进了Gsk3β的表达，进一步抑制了WNT/β-catenin通路，抑制了心肌细胞的增殖，促进其凋亡。

7.Exosomal circRNA derived from gastric tumor promotes white adipose browning by targeting the miR-133/PRDM16 pathway.

Int J Cancer7.361区4. 2019 May 15

分子机制亮点：不仅仅是ceRNA，还有热点外泌体。本文通过对胃癌病人的血液外泌体进行测序，结合统计学分析发现ciRS-133和白色脂肪组织变成褐色脂肪组织有相关性。通过进一步的细胞培养和测序发现，胃癌细胞可分泌携带了ciRS-133的外泌体（exosome），在体外和体内功能实验中发现，敲减掉ciRS-133的脂肪细胞前体细胞，可抑制其向褐色脂肪细胞分化。分子机制上，ciRS-133通过吸附抑制miR-133，促进了靶基因PRDM16的表达，在这个代谢方向里，PRDM16水平升高可使白色脂肪转为浅棕色脂肪是一个经典知识点，所以这篇文章通过将上游创新点结合明星基因PRDM16，形成了完整的创新机制。

背景：恶病质（cachexia）亦称恶液质。表现为极度消瘦，皮包骨头，形如骷髅，贫血，无力，完全卧床，生活不能自理，极度痛苦，全身衰竭等综合征。多由癌症和其他严重慢性病引起。可看作是由于全身许多脏器发生障碍所致的一种中毒状态。此症的发生多指机体处于严重的机能失调状态。

8.Translation of the circular RNA circβ-catenin promotes liver cancer cell growth through activation of the Wnt pathway.

Genome Biol13.2141区1. 2019 Apr 26

分子机制：首先检测发现Circβ-catenin是一个更多分布在细胞质中的一个circRNA，尤其在肝癌组织中高表达。敲减掉Circβ-catenin后，可在细胞内和动物体内抑制肝癌细胞的增殖以及肿瘤的大小，抑制其生物学恶性行为，而在信号通路的检测上发现其和β-catenin的表达正相关，但是不改变其mRNA水平，只改变其蛋白水平。但发现Circβ-catenin可编码多肽，命名为β-catenin-370aa多肽，这个多肽是β-catenin同型异构体，也就是结构上类似，经过测序发现Circβ-catenin其实是β-catenin基因转录本环化形成的circRNA，那么这个多肽即可结合GSK3β，抑制其磷酸化β-catenin以及泛素化降解的经典途径，这是另类的牺牲自己，拯救兄弟的机制。

9.Circular RNA cSMARCA5 inhibits growth and metastasis in hepatocellular carcinoma.

J Hepatol14.9111区30. 2018 Jun

分子机制：这个分子机制还是ceRNA，但是是双miRNA，也就是一个circRNA可吸附两种miRNA的机制，在课题上也算是创新的一种。通过高通量测序，分析得到cSMARCA5在肝癌组织中呈现低表达，其被高表达的DExH-Box Helicase 9抑制，通过独立的分享因子分析，低表达的cSMARCA5肝癌换着预后更差（OS、RFS都差），肿瘤的侵袭性更强，体内体外实验发现高表达cSMARCA5之后肝癌细胞的增殖和侵袭能力变弱，机制上发现原来其可同时吸附miR-17-3p and miR-181b-5p两个miRNA，阻止它们靶向降解TIMP3蛋白（百度一下该蛋白，会发现其属于一个抑癌基因，明星基因）