精神分裂症（schizophrenia）是一组以精神活动与环境不协调为主要特征，存在思维、情感、行为、认知等多方面障碍的严重精神疾患之一，并已被证明伴随着大脑的结构和功能变化，影响着神经连接。遗传和表观遗传机制在不同的病因途径中起着重要的作用，特别是基因表达调控的失调，是众多疾病发病机制的一致特征。既往研究发现miRNA在精神分裂症中表达总体上调，尤其是颞上回和背外侧前额叶皮层中。而反义核酸序列（海绵序列）可与miRNA结合并阻止其与可翻译的mRNA靶点相互作用。近年来发现了一种有趣的miRNA海绵序列，即circRNA，在不同组织和疾病状态下呈高度保守和稳定。我们怀疑可能是这些非编码RNA在精神分裂症中表达失调，进而影响了mRNA在该疾病中的功能发挥。本研究假设异常的皮层circRNA表达模式可能通过改变精神分裂症相关的miRNA的生物利用度，进而参与了该病的分子机制。为了进一步探索这一思路，采用高通量测序方法对circRNA进行了系统分析。
方法
本研究选取了20名精神分裂症患者及20名健康对照的死后脑组织样本 DLPFC(BA46)。所有研究对象均为白种人，年龄、性别、脑半球、pH和死后间隔(PMI)进行了匹配。提取总RNA，构建RNA-seq文库并测序，对测序结果进行差异表达分析并完成qPCR验证。对差异表达的circRNA进行功能富集分析及其潜在的miRNA靶标预测，最后构建circRNA-miRNA-mRNA相互作用网络。
结果
通过使用circRNA富集测序对35个精神分裂症患者和健康对照组的尸检脑皮质（BA46）进行表达谱分析发现，在人类DLPFC中具有超过95,000种不同分子的circRNA，表达具有显著多样性。其中一半以前未报道过,包括circHomer1，circKlhl2，circMpped1和circNell2等。对测序结果进行差异表达分析，结果显示在精神分裂症患者中，有390个环状RNA表达下调，240个被完全删除。除外circRNA在基因表达上的总水平降低，在精神分裂症中发现的独特circRNA的总数也减少，且两者之间存在大量重叠。该研究还探讨了差异表达的circRNA与其同型线性转录本之间表达的相关性。令人惊讶的是，超过一半的circRNA与其线性RNA显示出反比关系，表明两种形式的转录本有时可能会互相拮抗彼此的生物合成。
Figure 1（A~G）：
Figure A：精神分裂症与健康对照受试者的总RNA数据集中circRNA的表达丰度。红点表示上调，绿点表示下调(P<0.05，FC>1.5)。
Figure B：精神分裂症与健康对照受试者的总RNA数据集中circRNA的归一化读数。
Figure C：精神分裂症与健康对照受试者的去除线性RNA数据集中circRNA的表达丰度。红点表示上调，绿点表示下调(P<0.05，FC>1.5)。
Figure D：精神分裂症与健康对照受试者的去除线性RNA数据集中circRNA的归一化读数。
Figure E：差异表达circRNA源基因的GO和Pathway富集分析。
Figure F：8种circRNA在16例精神分裂症及与之匹配的16例健康对照的死后皮质样本中进行qPC R验证（*P < 0.05;**P < 0.01; ***P < 0.001）。
Figure G：8种经过验证的circRNA的表达水平。
Figure 2：
Figure A：精神分裂症与健康对照受试者差异表达的circRNA及其同型线性转录本的相对定量；精神分裂症与健康对照受试者差异表达的circRNA与相应mRNA的密度图比较。
Figure 3：
Figure a：差异表达的circRNA-miRNA-mRNA相互作用网络预测图。
Figure b：Top 45差异表达的circRNA构建的相互作用网络。
Figure c：所有差异表达的circRNA与精神分裂症相关的mRNA的潜在相互作用。
Figure 4：
Figure A：本研究鉴定出的circRNA与既往研究发现人类神经元性circRNA之间的重叠。
Figure B：本研究鉴定出的circRNA与既往研究发现人类circRNA之间的重叠。
Figure C：circRNA源基因分类。
Figure D：circRNA基因注释。
Figure E：每个基因产生的特异circRNA数目。
结论
在精神分裂症患者中，circRNA的总体表达趋势是下调的，但仍存在一些独特且差异性表达具有统计学意义的circRNA。这些circRNA 通过调控相应的细胞代谢通路对精神分裂症的临床表型起着重要的作用，甚至在其他类型的精神疾病和行为障碍中也更广泛地存在着调节异常的可能性。
References
Mahmoudi E, Fitzsimmons C, Geaghan MP, et al. Circular RNA biogenesis is decreased in postmortem cortical gray matter in schizophrenia and may alter the bioavailability of associated miRNA. Neuropsychopharmacology. 2019. 44(6): 1043-1054.
来第一个抢占沙发评论吧!