環狀RNA的前世今生

circRNAs （CircularRNAs，環形RNA分子） 是一類不具有5‘ 末端帽子和3’ 末端poly(A)尾巴、并以共價鍵形成環形結構的客觀存在于生物體內的非編碼RNA分子。

1976年Sanger等人在高等植物中發現了致病性的單鏈環狀病毒，這是人類首次發現circRNA。盡管circRNA已經被發現數十年，但在很長一段時間內被認為是錯誤剪接的副產品。經過30多年的沉寂后，在2013年一鳴驚人，并在隨后幾年時間里迅速成為基因調控明星分子。

環狀RNA可以作為microRNA的“海綿”，與之結合，從而調控microRNA對靶mRNA的抑制作用。這種機制被稱為“microRNA海綿效應”，能夠通過吸附microRNA來減少其活性，從而間接增加下游基因的表達。例如，環狀RNA Cdr1as能夠與miR-7結合，調控神經元中神經遞質谷氨酸的釋放，進而影響神經功能。研究表明，Cdr1as能夠結合超過70個miR-7結合位點，從而起到對miR-7的有效吸附，這種強效的吸附功能使Cdr1as在神經系統中起到至關重要的調控作用。

環狀RNA能夠通過與RNA結合蛋白結合，調節其活性，或者作為蛋白質相互作用的支架。具體來說，某些環狀RNA可以通過作為增強子或支架來促進蛋白質之間的相互作用，從而影響信號轉導和基因表達調控。例如，研究發現環狀RNA circ-Foxo3可以與細胞周期調控蛋白結合，抑制細胞周期的進展，從而對細胞增殖起到負調控作用。此外，circZKSCAN1也被發現通過與RBPs相互作用，抑制肝癌細胞的轉移和侵襲能力，表明環狀RNA在癌癥的發生和進展中具有關鍵作用。

圖2.circRNA調控機制

近日，《分子細胞》（Molecular Cell）在線發表了中國科學院分子細胞科學卓越創新中心陳玲玲研究組與復旦大學楊力研究組合作完成的關于內源環形RNA降解的最新研究成果。該研究解析了生理條件下環形RNA被核酸內切酶DIS3監控降解的新機制，實現了對環形RNA“生老病死”過程中特異調控及分子特征等基礎研究的閉環。

• 高通量測序技術：通過RNA-seq、三代測序技術（如Nanopore測序）等方法，能夠高效鑒定circRNA的全長序列、可變剪接事件，并進行定量分析。

• 微陣列技術：利用circRNA微陣列可以高通量檢測circRNA的表達譜。

• 實時定量PCR（qPCR）：通過設計特異性引物，針對circRNA的反向剪接位點（BSJ）進行定量分析，用于驗證和比較不同樣本中circRNA的表達水平。

高通量測序技術由于通量高、快速、方便，成為研究環狀RNA的主流方法，建庫方法如下：

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翌圣生物circRNA研究原料整體解決方案

盡管 circRNA 的研究取得了顯著進展，但circRNA 在疾病中的具體作用機制仍需深入研究。未來，circRNA 的研究方向將包括：進一步探索 circRNA 的形成機制和調控網絡；揭示 circRNA 在不同疾病中的具體作用機制和調控途徑；開發基于 circRNA 的疾病診斷方法和治療策略；以及探索 circRNA 在生物技術和合成生物學中的應用潛力。通過這些研究，我們將更深入地理解 circRNA 的生物學意義及其在疾病診斷和治療中的作用。

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