作者：赖娟娟 |百迈客基因

环状RNA（circRNA）是一类非编码RNAs，是与肿瘤发生相关的一组新的RNA。 circRNA在各种疾病中的作用已有报道。然而，与皮肤中黑素细胞有关的circRNA的表达水平和功能知之甚少。山西农业大学生命科学学院朱芷薇老师课题组李园老师采用RNA测序技术分析不同分化阶段黑色皮毛和白色皮毛中circRNA的表达情况，并研究相关代谢机制，研究成果于2018年3月发表在Experimental Dermatology杂志上。

英文题目：comprehensive circRNA expression profile and construction of circRNA-associated ceRNA network in fur skin

发表杂志：Experimental Dermatology

PMID：29377327

材料与方法

材料：分别取胚胎15天和出生后7天的C57BL/6J和ICR小鼠的毛皮，每组3个重复，每个样本分别提取总RNA，构建circRNA文库，进行芯片和二代测序。

方法：二代测序主要在北京百迈客生物科技有限公司illumina测序平台进行，分析内容主要在百迈客及其云平台进行（www.biocloud.net）。

结果分析

1.circRNA差异表达

将3个胚胎黑色皮肤，2个出生后黑色皮肤，1个胚胎白色皮肤和3个出生后白色皮肤组织RNA进行circRNA分析，胚胎期和出生后期之间共有81个显著差异的circRNA。与白色皮毛（WE）胚胎样本相比，在黑色皮毛（BE）胚胎样本中21个circRNAs被上调，17个circRNAs被下调。在相关性图中呈现了circRNA表达的成对比较。与出生后的白色皮毛皮肤样品相比，在出生后黑色皮肤（BP）样品中32个上调的circRNAs上调，11个下调的circRNAs下调（WP）。

2. 通过qRT-PCR验证circRNA

在RNA测序中使用相同的黑皮毛皮肤和白皮毛皮肤的组群进行qRT-PCR实验，选择了circAtrnl1，circKansl1l，circFxr2，circRabep1和circHdac4等五种丰富的circRNA，qRT-PCR结果与RNA测序结果一致，表明circRNA表达结果可靠。

3. circRNA在染色体中的分布

进一步分析这些显著表达的circRNA位置，结果显示这些circRNAs广泛分布于所有染色体中，除了性染色体。circRNA分布的前两条染色体是BP和WP的chr 1和chr 2，出生后样本中高表达的circRNA主要集中在BE和WE的chr 1，chr 2，chr 5和chr 6，最高表达的circRNA富集在chr 8中。

4.宿主基因circRNA的生物学功能

CircRNA由宿主线性RNA转化而来，circRNA的功能与宿主线性转录本的功能有关。宿主线性转录物GO分析BP和WP之间以及BE和WE之间差异性改变的宿主线性转录物。胚胎15天和出生后7天的黑色皮毛与白色皮毛差异表达circRNAs的GO terms主要富集在生物学过程中的单一生物过程、细胞过程和生物调节，细胞组成中的细胞部分、细胞器部分，分子功能中的蛋白质结合转录因子活性等条目中。结果表明，不同宿主基因的circRNA无论是在胚胎15天还是产后7天的黑色皮毛或白色皮毛的色素沉积过程中都有重要作用。KEGG通路分析还显示顶端调控是在BP和WP之间不同宿主线性转录物中的Jack-STAT信号传导和SNARE相互作用，在BE和WE之间主要富集的KEGG通路是紧密连接和wnt信号传导途径。

5.cicRNA–miRNA–mRNA networks

根据ceRNA假说，RNA转录本可以有效地相互作用。ceRNA成员竞争相同的miRNA反应元件（MREs）去相互调节。在这项研究中，率先通过RNA-seq数据鉴定了毛皮中的ceRNA网络。选择了5个circRNA和56个mRNA，它们差异表达且共享反应原件结合位点。对这些基因进行GO分析，结果显示富集最多的GO terms是色素沉积，蛋白质自磷酸化和蛋白质复合物。几个黑色素相关的terms被富集，如色素沉积，黑色素生物合成过程，黑素细胞分化和黑素体。这些RNA相互作用可以为黑素细胞的色素沉积提供新的视角。

总结

总之，与WE样品相比，BE样品中21个circRNAs上调，17个circRNAs下调。 与WP样本相比，BP样本中32个circRNAs上调，11个circRNAs下调。差异宿主线性RNA的GO分析表明单一生物过程和生物调节是最常见的terms。经鉴定的circRNA-miRNA-mRNA关系显示许多circRNA参与色素沉积和黑色素相关途径，由此推测circRNA-miRNA-mRNA途径可能反应了一个新的色素沉积机制， circRNA或许可以用作色素沉积的候选物。另外，除了miRNA结合效应外，circRNA还能够促进基因转录并与前体mRNA剪接竞争， 因此，circRNA的功能值得进一步调查。

参考文献：Zhu Z, Li Y, Liu W, et al. Comprehensive circRNA expression profile and construction of circRNA‐associated ceRNA network in fur skin[J]. Experimental Dermatology, 2018.