环状RNA的过去，现在与更进一步

“所有的理性都经历三个阶段。第一，被嘲笑。第二，被激烈反对。第三，被认可且是不言而喻的。”——Arthur Schopenhauer外缘RNA是近年来的深入研究除此以外。近日，美国Brandeis大学生若无体系的Sebastian Kadener等人在EMBO上概述了外缘RNA的深入研究进展。BioArt对其透过了重写，以飨读者。外缘RNA（circular RNA， circRNA）是由偏移剪辑（back-splicing）反复造成了的共价闭取外缘RNA。其不具备酿酒酵母子中的丰富，演既有出上温和，许多组织专一性表达出来，倾斜度平稳，可在脑许多组织中的随衰累积等特点。并且，circRNA可以通过挑战剪辑方式也与其也就是说的时域RNA有机体透过不饱和适度。除此以外的路透社说明它还不具备反式适度机能：某些circRNAs能与microRNAs相互缺少性，一些可被中的文翻译，适度免疫系统反应和行径。本文概述了昆虫circRNAs现在已知的科学知识，总结了circRNAs潜在机能的最上新立论，起源自的概念，以及本应用领域或许的预见方向。只不过到现在辨认出：1976年，Sanger首次在类病毒中的辨认出了遗传若无质共价闭取外缘的RNA分侄。第二份深入研究是1979年Hsu比如说了没有少数人末端的外缘RNA的缺少于。缺少：零星的深入研究推测circRNAs源自内源RNA。首篇此类路透社是在1991年，偶然辨认出结肠癌基因数列缺失（DCC）引发了非经典之作剪辑方式也 (“scrambled exons”) 酪氨酸现象。随后，又辨认出了本能EST-1和Sry基因数列也有完全相同现象，显然这些不具备scrambled exons的无polyA RNA都是circRNA。并且辨认出circSry不具备许多组织专一性，且缺少于于3个相异的大鼠群落。造成了：在最后的几年中的，少量深入研究提出异议了这些分侄造成了的或许功能。这包括了结论：偏移反复对Sry的开环是需的；以及辨认出circRNA可以在肾脏通过核子杀菌剂造成了。分类法：随后的90年代末期到20世纪末期，深入研究辨认出多种基因数列可以造成了circRNAs，并且对相符取的circRNAs透过了简单分类法为scrambled-exon，内所含侄聚取反应有机体（exon-shuffling products），或者只是“非时域mRNA”。此末期的深入研究虽然显然了这些外缘RNA分侄的缺少于，但是对其潜在的考量并未充分认识。爆发式深入研究：从前在2010年开始，RNA-seq应用的转型以及专门的计算管道研发，了circRNA 深入研究。在2010年早期，辨认出多巨噬细立方体昆虫中的不具备据称种circRNA，其中的基本上是极低表达出来的，但是有些是极极低丰度的。而且，在许多前提，如circSry可以是该细立方体内基因数列（host gene）的主要有机体。2013年的两篇文章除了显然多种哺乳昆虫中的缺少于据称circRNA以外（野也有春天，小刊若无开启大热门应用领域），还推测CDR1as (ciRS-7) 和circSry，尽可能混取并适度特择microRNA的能活性！另外，许多临时工都说明在本能，鼠，蜘蛛中的circRNAs是许多组织和退化时空专一性表达出来的。这些深入研究还比如说了断择与指为circRNAs的精致方法有。比如，深入研究RNase R函数调用后的无polyA circRNAs钼文库。这个方法有尽可能钼circRNAs，也能区分真正的circRNAs和所含scrambled exons的mRNAs。由于circRNAs junction的奇特适应性，对其断择和择量需要相同设计的生若无体信息学计算管道。现而今，已经缺少于大量的管道可以评注和量既有circRNAs。或多或少的是上新circRNAs扫描方法有和管道也能扫描潜在的circRNAs内部可变剪辑的缺少于。许多组织专一性与退化阶段专一性：近年来，circRNAs的许多组织专一性和深受退化阶段适度而造成了的适应性被推测。九家实凝上临时工说明多种circRNAs在脑部中的极极低丰度缺少于，并且随着脑分既有和退化日趋上升。而且，circRNAs造成了被轴突能活动适度，而且在微管体、树突、微管脑纤维中的大量缺少于。circRNAs大多缺少于于脑许多组织的现象在凋亡昆虫中的更为相对来说，积聚了大量的circRNAs，比如说了circRNAs素凝与巨噬细立方体分化率圆形负关乎性。机能与适度：前提，circRNAs可以不饱和和反式展现机能。2014年，Ashwal-Fluss辨认出circRNAs是与值得注意剪辑共酪氨酸并且相互挑战的。因此，circRNAs的生若无体引发所致了同一细立方体内基因数列mRNAs衍生若无的减缓。几个课题组断择了内所含侄剪辑和开环所需要之若无，推测了开环频率相对于在可开环内所含侄后方的核子苷酸周边内。Ashwal-Fluss也比如说了适度蜘蛛中的circMbl有机体的一个系统适度环路的缺少于，在灵长类动若无中的断择了第一个进行内所含侄开环的亚基（剪辑遗传若无凝muscleblind， MBL）以及其脊椎昆虫同义若无muscleblind-like亚基1（MBNL1）。随后的临时工断择了其他的RNA混取亚基RBPs尽可能在相异系统对和生若无体中的依赖性内所含侄开环，包括RNA丝氨酸脱氨蛋白酶（ADAR），quaking（QKI），FUS，核子遗传若无凝NF90/NF110，DHX9，表皮剪辑适度亚基ESRP1，底若无/精氨酸蕴所含亚基。最终，现在的临时工已经解释了circRNAs与相异系统对在在的关乎性。在灵长类动若无脑部，大鼠和本能巨噬细立方体中的缺少于尽可能造成了亚基凝的一组circRNAs；有的circRNAs与免疫系统拥护关乎；几份研究报告推测了circRNAs在大鼠和灵长类动若无脑部以及造血中的不具备机能；大量深入研究展示了circRNAs和癌症有关。这些转型比如说科学界对circRNAs的看法引发了清晰的转变，圆形现出这个振奋人心和快速转型的应用领域进入了时代转折点。1. circRNAs的造成了1.1偏移剪辑功能内所含侄缺少的circRNAs是通过偏移剪辑的特择各种类型剪辑方式也造成了的，即一个5’剪辑供体反击中的上游3’剪辑亚基，演既有成3’-5’酯酶键造成了一个外缘的RNA分侄。尽管绝大基本上酿酒酵母子巨噬细立方体中的circRNAs都是由剪辑体造成了，相异生若无体中的的具体功能是相异。与昆虫相异，植若无中的的circRNAs从不具备极为稍短的表征数列甚至完全没有基础性的长核子苷酸的后方周边而来。引人入胜的是，古生杆菌中的circRNAs的造成了实凝上于剪辑体，所致了各种各样的circRNAs，其中的仅仅16%源自字符基因数列以及更为少来自于内所含侄。多巨噬细立方体生若无体中的，先前路透社说明剪辑亚基后方于可开环内所含侄是最经典之作的，而且偏移剪辑是通过剪辑体督导。引人入胜的是，circRNAs大多包所含完备内所含侄而且多源自字符内所含侄，之外是相对于于亚基字符基因数列的5’UTR。这所致了偏移剪辑连接起来由字符数列到字符数列（CDS-CDS）和5’UTR-CDS分成，愈发包所含基因数列的第二个内所含侄。这或许与它们的生若无体引发关乎，需要整体而言于平均而言加长和更为取而代之剪辑的核子苷酸；有时候第一个核子苷酸满足上述两个原则。在许多前提，circRNAs的造成了源自复杂的可变剪辑决择。一些基因数列造成了多种可变剪辑异构体以及circRNAs，这比如说了偏移剪辑和可变剪辑或许是机能关乎的。1.2 数列和亚基飞轮内所含侄开环内所含侄缺少的circRNAs的造成了排斥缺少请注意至少一种功能：不具备长偏移反复或混取RBPs的核子苷酸。两种功能都将circRNAs后方的核子苷酸们一同挨起来。多种生若无体中的，可开环内所含侄被长核子苷酸侧腹包围，这些核子苷酸许多都所内含大量的偏移表征筛选。因此，核子苷酸中的偏移表征反复的缺少于可以被用来预测内所含侄是否是有或许引发开环。相异群落中的，偏移表征积体电路不具备相异的基序（motif）与丰度，对这些基序透过数列比对指示了或许的演既有出关联。此外，在核子苷酸彼此之在在和周边内的偏移反复积体电路的产自对circRNAs的需求量与各种类型不具备实凝性考量。尽管后方核子苷酸中的长偏移反复促成了内所含侄开环，这些核子苷酸中的缺少于的其他偏移反复或许会抑制缺少性核子苷酸在在的相互缺少性（inter-intronic interactions），取而代之的是核子苷酸内的相互缺少性（intra-intronic interactions）。后者愈发抑制缺少性内所含侄开环，或许是通过核子苷酸在在二级结构设计挑战。RBPs诱导了另一种功能。并非所有后方所内含长核子苷酸的内所含侄都能被开环。许多可开环内所含侄后方核子苷酸中的不所内含偏移反复，这排斥比如说了缺少于内所含侄开环的其他功能。MBL与几个倾斜度温和的核子苷酸亚基混取，促成了其自身基因数列第二内所含侄的开环。mbl第二内所含侄后方的核子苷酸包所含了稍短偏移反复，似乎尽可能平稳核子苷酸在在相互缺少性，但是在欠缺MBL混取时或许太弱而难于促成内所含侄开环。这排斥地比如说了MBL促成开环是通过混取到后方核子苷酸从而促成核子苷酸-核子苷酸在在相互缺少性。MBL分侄或许引发二聚既有，把两个内所含侄末端带到一同，从而剪辑演既有成circRNA。其他RBPs，如QKI，FUS，ESRP1也能适度内所含侄开环。最终，灵长类动若无中的laccase-2基因数列缺少的circRNAs的生若无体引发深受到相异RBPs的都由适度，如柔性核子酸核子亚基hnRNPs以及SR亚基，比如说了给择内所含侄的开环效率或许是多种频率的整取结果。这种通过核子苷酸-核子苷酸相互缺少性促成开环引发至少部分源自时域剪辑的空在在位阻（steric inhibition）。那么，促成或避开RNA结构设计的考量，或许转变circRNAs生若无体衍生若无。显然，除此以外临时工说明通过dsRNA特异丝氨酸脱氨蛋白酶ADAR撰稿人RNA，适度了circRNAs的衍生若无。而且，RNA解旋蛋白酶DHX9通过避开基于ALU偏移反复的二级结构设计限制了circRNAs造成了。DHX9与干扰素诱导的ADAR异构体（p150）必要相互缺少性，演既有成的复取体避开了RNA二级结构设计，包括许多尽可能促成内所含侄开环的结构设计。下调DHX9如此一来了circRNAs。这似乎是一个校正功能来减缓circRNAs的广泛造成了，比如说了某些circRNAs不只是“原料弱点”或剪辑频率。部分关乎到dsRNA结构设计再次出现的生若无体情形也或许转变circRNAs衍生若无。比如，免疫系统拥护遗传若无凝NF90和NF110会适度circRNAs造成了。引人入胜的是，这些亚基与酪氨酸反复演既有成的dsRNA结构设计引发相互缺少性。NF90/NF110像是能平稳这种瞬时双股RNA分侄，促成了一组circRNAs的偏移剪辑。引人入胜的是，NF90混取亚基是选择性丰富于后方核子苷酸的ALU motif。因此，这些内所含侄的开环也可深受到ADAR和/或DHX9依赖性。1.3 circRNAs衍生若无的依赖性circRNAs由RNA聚取蛋白酶II酪氨酸并且由剪辑体造成了。极其重要的是，许多演既有成circRNAs的内所含侄没有可变剪辑，因此，一些极极低丰度的circRNAs尽可能不饱和适度mRNA的造成了。除此之外，circRNAs的造成了不止与剪辑有关，还与取而代之的裂解和polyA既有关乎。如果circRNAs的造成了是与经典之作剪辑挑战，那么转变剪辑效率或许会适度circRNAs的造成了。通过适度不饱和剪辑遗传若无凝或转变RNA 聚取蛋白酶II酪氨酸动力学（被视为可以依赖性可变剪辑）可以转变剪辑效率。结果显然如此，下调大多剪辑适度侄如SR亚基SF2或核子心剪辑体积体电路（小核子酸核子亚基微粒U1亚其单位70K和C）snRNP-U1-70K，snRNP-U1-C，preRNA原料8（Prp8，Slu7），巨噬细立方体分化周期素40（CDC40），将有机体从时域转变成了circRNAs。除此以外，抑制缺少性酪氨酸停止上升了circRNAs衍生若无。1.4 circRNAs的副产若无circRNAs没有少数人末端因此并无法通用诸多经典之作RNA副产若无必需。肾脏深入研究说明，大基本上circRNAs都不具备加长的氙（18.8-23.7h），而其时域也就是说若无是（4.0-7.4h）。circRNAs在体内或许不具备加长的氙，尤其是不分化巨噬细立方体，比如，脑部中的随年纪上升的circRNAs积聚或许是源自这些分侄的耐用性与不分化适应性。与之相反，在极极低速诱导的巨噬细立方体中的circRNAs像是不会积聚，或许源自分化快于造成了所致的稀释缺少性。前提，circRNAs副产若无或许是从于一个核子酸内切蛋白酶，随后联取外切和内切。小RNA诱导的circRNAs副产若无是现在为止断择比较好的circRNAs副产若无必需。然而，唯一的例侄是CDR1as被miR-671副产若无。CDR1as的需求量被miR-671通过AGO2诱导的副产若无必要适度。引人入胜的是，CDR1as素凝很或许是通过剪辑被miR-7适度的，并且缺少于miR-671。除此以外的一份深入研究比如说RNA修饰（m6A）促成了潜在可副产若无circRNAs的核子酸内切蛋白酶的招集。另一项深入研究辨认出HeLab巨噬细立方体可不poly（I：C）处理方式或EMCV传染即引发整体circRNAs的副产若无。两种处理方式都所致了内切遗传若无质蛋白酶Rnase L的作用于以及circRNAs的副产若无。除了副产若无，circRNAs或许被巨噬细立方肾脏分泌。几项深入研究扫描了外泌体中的的circRNAs。然而，亦然不明确是否是circRNAs的分泌对上升其立方体内素凝有建树。或者，circRNAs分泌或许演既有成了一个交流功能。总的来说，考虑日趋上升的证据显示circRNAs是机能分侄，它的副产若无、立方肾脏运送常会是预见深入研究的极其重要问题。2. circRNAs的特凝和性凝2.1 circRNAs的演既有出特殊性circRNAs缺少于于绝大基本上生若无体中的。它们是如何演既有出的？circRNAs特殊性有多个层面。第一个是直系同义orthologous或旁系同义paralogous亚基都可造成了circRNAs。某些circRNAs造成了于相异群落中的除此以外的或相同的内所含侄。这种前提，特殊性或许扩展到circRNAs后方的部分剪辑亚基。一份通过mapping开环剪辑亚基的深入研究深入研究了从本能和大鼠脑部缺少的circRNAs，结果说明，左右1/3扫描的circRNAs协作两个剪辑亚基，1/3协作一个剪辑亚基，比如说在哺乳昆虫脑部中的极为倾斜度的特殊性。最终一个素凝是circRNAs内机能积体电路的特殊性。这或许包括了RBPs混取亚基，miRNA，或circRNAs内机能性二级结构设计所必需积体电路。比如，Rybak辨认出了稍短偏移反复数列（某些或许是RBP混取亚基）在circRNAs内所含侄中的钼，指出了开环内所含侄中的更为极极低素凝的特殊性。2.2许多组织或退化阶段以及亚巨噬细立方体相对于专一性表达出来造成了circRNAs的基因数列蕴所含脑部关乎基因数列。因此，脑许多组织中的蕴所含circRNAs也就不奇怪了。circRNAs丰富于CNS中的是所有深入研究群落中的的大多特凝。CNS中的circRNAs的或多或少丰富或许源自1个或多个考量。首先，脑部，更为之外的，在整个身体中的轴突展现出最极极低素凝的可变剪辑。而circRNAs的生若无体衍生若无可以被择义为一种相同各种类型的可变剪辑。第二，circRNAs氙长，并且轴突比如说不会分化，circRNAs前提可以在脑部退化和凋亡反复中的不断积聚甚至取而代之率造成了。circRNAs在大鼠蜘蛛中的随着凋亡在脑部中的大量累积，比如说了circRNAs或许进行凋亡关乎的脑部病症。在巨噬细立方体复制率与circRNAs需求量彼此之在在缺少于排斥的负关乎。因此，积聚或许是脑部中的极极低素凝circRNAs主要的缘故。circRNAs另外一个引人入胜适应性是其亚巨噬细立方体相对于。circRNAs主要相对于于巨噬细立方体凝中的。而且，路透社显示轴突中的circRNAs相对于在轴突，树突和微管体。引人入胜的是，一些circRNAs展现出退化阶段特异的核子-凝反转相对于。除此以外的深入研究断择了灵长类动若无Hel25E和本能UAP49/56作为circRNAs巨噬细立方体核子输出的极为重要遗传若无凝，并且以缺少circRNAs长度的方式也缺少性。在绝大基本上前提，circRNAs共有的唯一的特凝就是外缘适应性，内所含侄连接起来核子酸的缺少于，以及不缺少于帽侄结构设计和polyA后肢。因此，识别和外输的功能需不仅倾斜度特异于相同circRNAs也需识别一个或多个这些特凝。circRNAs相对于到轴突，树突以及微管也是很耐人寻味的。亦然不明确这种相对于是由于择向运送还是极极低能量后滞留。再进一步的遗传和药剂实验需要阐明飞轮circRNAs在轴突中的亚巨噬细立方体相对于的功能。现在为止，亦然没有深入研究运用能活巨噬细立方体图象调查circRNAs有机体和运送，而此类方法有将要是检验这些假说的极为重要。而且，这个应用领域即使如此欠缺对相异在内区室中的circRNAs分侄数目和各种类型的精确比如说。2.3 circRNA作为miRNA机能的适度侄一些长非字符RNA可以通过选择性吸附（sponging）适度miRNA素凝和/或能活性。深入研究说明某些circRNAs所内含许多miRNA混取亚基，推测这些circRNAs也可以作为miRNA海绵。比如，CDR1as不具备73个seed-binding 亚基对miR-7，并且，AGO2 CLIP数据说相对来说然有许多miR-7混取到了这些亚基上。CDR1as敲打除大鼠中的miR-7素凝温和但或多或少地下降，而miR-671上升，比如说了这个circRNAs的缺少于平稳了miR-7，而使miR-671不平稳。因此，CDR1as或许在某些频率下适度了miR-7的存储和扣留。CDR1as也尽可能运送和扣留miR-7到相同立方体内隔室，适度miR-7机能。这个机能或许在预见被运用来运送基于miRNA的治疗。虽然对circRNAs数列完全的扫描以及AGO2 PAR-CLIP数据的深入研究了解到了绝大基本上circRNAs无法广泛混取到miRNA，即使如此有其他例侄如circSry，circHIPK，circFOXO3，circITCH，circBIRC6，它们都能与miRNA混取展现机能性缺少性。运用AGO-RIP和CLIP应用对扫描是否是缺少于circRNAs与miRNA在在必要相互缺少性十分极为重要。实现敲打除和敲打极低巨噬细立方体系深入研究circRNAs与相符取的miRNA机能和素凝在在相互缺少性也很极其重要。2.4 circRNAs的中的文翻译2017年，几个课题组路透社了circRNAs可被中的文翻译。引人入胜的是，可中的文翻译circRNAs渐进使用与细立方体内基因数列除此以外的是从密码侄，而停止密码侄则是演既有出温和的且特异于外缘ORF。该深入研究还辨认出circRNAs是被凝胶偶联的核子酸体中的文翻译。另外的深入研究辨认出是从密码侄中的上游的RRACH基序(R=G or A； H=A， C or U) 中的的A被甲基既有时，可以提极极低circRNAs的中的文翻译。由于circRNAs不所含5’帽侄，它的中的文翻译是帽侄实凝上的。显然，某些中的文翻译circRNAs不具备内部核子酸体进入亚基（IRES），尽可能在体内和肾脏以帽侄实凝上的方式也中的文翻译。引人入胜的是，绝大基本上circRNAs预测的是与其细立方体内基因数列字符亚基凝的N末端周边大致相同。这种缩稍短了的亚基凝或许会挑战性抑制缺少性其mRNA全长也就是说若无。酪氨酸遗传若无凝Mef2或许就是一个例侄。考虑这个应用领域的快速转型，我们预估在最后几年就能看到circRNAs中的文翻译以及造成了的生若无体效应的深入研究再次出现。3. circRNAs 作为圈套、运送器或预制由于circRNAs尽可能稍短时在在内缺少于以及混取RBPs，它们尽可能作为这些遗传若无凝的陷阱或者发运侄。在某些前提，circRNAs和细立方体内基因数列亚基可必要或在在接地透过交互缺少性。circMbl像是就是如此，它或许就隔绝/发运了MBL亚基。这是假择的circMbl一个系统适度环路的一个组分。2016年，一项深入研究首次说明circANRILl可以作为一个亚基预制。在NIH3T3大鼠成纤维巨噬细立方体，circFOXO3被辨认出能分别与p21和CDK2相互缺少性。circFOXO3-p21-CDK2三元核子酸的演既有成阻碍了CDK2的机能，随后抑制缺少性了巨噬细立方体周期进程。3.1审核子circRNAs的体内机能深入研究辨认出，敲打除CDR1as造成了了脑紊乱关乎的行径学基因型。cia-cGAS (Cyclic GMP-AMP synthase) 有时候极极低表达出来于曾一度培养HSC巨噬细立方体核子中的，尽可能混取cGAS，阻碍了它的作用于。Cas9敲打除cia-cGAS下游的后方核子苷酸中的偏移表征数列抑制缺少性其表达出来后，cia-cGAS弱点大鼠中的长程HSC巨噬细立方体群体减缓，并且升极极低了造血中的type I干扰素的产量，最终所致干巨噬细立方体耗竭。最上新深入研究说明，使用遗传字符的shRNA针对偏移剪辑连接起来敲打极低circMbl。当全身敲打极低circMbl时，所致基因数列表达出来转变，雄性退化致死，行径弱点，翅膀双手及航空器的弱点。当敲打极低CNS中的的circMbl时，所致了不正常人的微管机能。3.2 circRNAs的其他潜在机能circRNAs或许还有什么样的分侄机能呢？circRNA不具备一个令人有意思的特凝即极其平稳并且随时在在积聚。因此，circRNAs可以作为巨噬细立方体酪氨酸历史背景的分侄无意识分侄或者“航空器记录器”。从病理学本凝来看，稍短时在在内缺少于的circRNA或许作为不具备亚基字符潜能的存储库。可不退化转变或逼迫，这些存储器或许被中的文翻译为适度逼迫拥护或生若无体转变的亚基凝。微管中的circRNA的本底中的文翻译或许是极为极其重要的。因为circRNAs混取与RBPs，如miRNAs一样，circRNAs或许通过混取，圆形递和扣留它们的货若无到相同立方体内区室而展现缺少性。更为再进一步地考虑circRNAs缺少于于刚毛泡，它们可以被运送到整个身体，然后被相同许多组织接收，作为频率分侄展现缺少性。另外，一个circRNA可以好比1个或几个货若无分侄（miRNA，RBPs），因此可以作为口服运送扣留的载体。4.结论与预见本文概述中的只不过的深入研究，说明circRNAs不具备多种机能，可以作为亚基预制，招集其他各种类型RNA，并且通过混取miRNAs考量酪氨酸噩梦、中的文翻译和特异mRNA的副产若无；轴突中的circRNAs的不梯形产自比如说了必要巨噬细立方体在在运送的或许性；circRNAs尽可能字符从到亚基，虽然现在并不知道绝大基本上或许的亚基的生若无体机能，很有或许他们会与其细立方体内基因数列时域RNA字符全长亚基协作某些能力。由于RNA应用的稳步转型，我们预估最后circRNAs应用领域将要有长足的转型。再进一步的对circRNAs相对于，发运，能活巨噬细立方体内副产若无，完备的circRNAs相互缺少性组，以及单巨噬细立方体图谱的理解都将在这个应用领域取得的发展。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.