环状RNA的过去，现在与下一代

“所有的真理都经历三个阶段性。第一，被嘲笑。第二，被激烈反对。第三，被赞许且是不言而喻的。”——Arthur Schopenhauer马蹄形RNA是近年来的研究成果同类型。据悉，美国Brandeis大学生功用学系的Sebastian Kadener等人在EMBO上概述了马蹄形RNA的研究成果进展。BioArt对其展开了载入，以飨读者。马蹄形RNA（circular RNA， circRNA）是由反转补拍（back-splicing）流程造成的共价闭合马蹄形RNA。其很强真核反应里头比较丰富，生物上偏向，都由员织酪氨酸表示，相对于平衡，可在神经元都由员织里头随衰翻倍等基本特质。并且，circRNA可以通过竞争对手补拍方式为与其对应的给可知RNA产功用展开底功用适度。最近的路透社说明它还很强顺式适度管理系统：某些circRNAs能与microRNAs相互依赖性，一些可被译者，适度免疫管理系统反应和行为。本文概述了动功用circRNAs迄今为止已知的知识，总结了circRNAs潜在管理系统的最新见解，是从的概念，以及本行业也许的下一代方向。基本上到现在注意到：1976年，Sanger首次在类病毒里头注意到了丝氨酸共价闭合马蹄形的RNA分姪。第二份研究成果是1979年Hsu描绘了没有人民主自由一端的马蹄形RNA的实际上。缺少：零星的研究成果猜测circRNAs缺少于内源RNA。首篇此类路透社是在1991年，偶然间注意到结肠癌遗传学功用薄缺失（DCC）遭遇了非当今补拍方式为 (“scrambled exons”) RNA周期性。随后，又注意到了全人类EST-1和Sry遗传学功用薄也有类似周期性，意味著这些很强scrambled exons的无polyA RNA都是circRNA。并且注意到circSry很强都由员织酪氨酸，且实际上于3个多种不同的动物模型功用种。造成：在年中的几年里头，少量研究成果提出了这些分姪造成的也许功能。这都有了推论：反转反复对Sry的亚胺是能够的；以及注意到circRNA可以在纤外通过核反应提取功用造成。分类学：随后的90上世纪末期到20世纪初，研究成果注意到多种遗传学功用薄可以造成circRNAs，并且对推可知的circRNAs展开了简单分类学为scrambled-exon，肽链重排产功用（exon-shuffling products），或者只是“非给可知mRNA”。此时期的研究成果虽然意味著了这些马蹄形RNA分姪的实际上，但是对其潜在的反之亦然影响未充分认识。爆发式研究成果：大概在2010年开始，RNA-seq技术的工业发展以及专门的计数直接合作开发，了circRNA 研究成果。在2010年早期，注意到多细胚内动功用里头很强数以千计种circRNA，其里头一般来说是低表示的，但是有些是较高丰度的。而且，在许多只能，如circSry可以是该肠道遗传学功用薄（host gene）的主要产功用。2013年的两篇文章除了意味著多种哺乳动功用里头实际上数以千计circRNA都有（野也有秋天，小刊物带进大同类型行业），还猜测CDR1as (ciRS-7) 和circSry，能够为基础并适度特可知microRNA的能活性！另外，许多工作都说明在全人类，鼠，苍蝇里头circRNAs是都由员织和愈合时空酪氨酸表示的。这些研究成果还描绘了深入研究与可知性circRNAs的新颖工具。比如，归纳RNase R预管控后的无polyA circRNAs硫化时功用文库。这个工具能够硫化时功用circRNAs，也能区分只不过的circRNAs和内含scrambled exons的mRNAs。由于circRNAs junction的独特结构上，对其深入研究和可知量能够比如说设计的生功用学信息学计数直接。现而今，仍然实际上大量的直接可以注释和量化时circRNAs。或多或少的是新circRNAs监测工具和直接也能监测潜在的circRNAs内外如前所述补拍的实际上。都由员织酪氨酸与愈合阶段性酪氨酸：近年来，circRNAs的都由员织酪氨酸和受愈合阶段性适度而造成的结构上被猜测。五份分立工作说明多种circRNAs在小脑里头较高丰度实际上，并且随着神经元并存时和愈合逐渐上升。而且，circRNAs造成被皮薄能活动适度，而且在皮薄纤、细胚体、皮薄神经元纤维里头大量实际上。circRNAs一般来说实际上于神经元都由员织的周期性在衰老动功用里头非常明显，获益了大量的circRNAs，显然了circRNAs水准与细胚内内外矛盾率方形不胜具纤性。管理系统与适度：理论上，circRNAs可以底功用和顺式展现出管理系统。2014年，Ashwal-Fluss注意到circRNAs是与常规补拍共RNA并且总括的。因此，circRNAs的生功用学遭遇避免了同一肠道遗传学功用薄mRNAs多肽的减少。几个课题都由员深入研究了肽链补拍和亚胺所能够之功用，猜测了亚胺趋近导向在可亚胺肽链第8军团的内原核生功用范围内。Ashwal-Fluss也显然了适度苍蝇里头circMbl产功用的级联适度相交的实际上，在灵长类里头深入研究了第一个参与肽链亚胺的复合功用（补拍因姪muscleblind， MBL）以及其脊椎动功用共同点功用muscleblind-like复合功用1（MBNL1）。随后的工作深入研究了其他的RNA为基础复合功用RBPs能够在多种不同管理系统和生功用学里头基因表示肽链亚胺，都有RNA乙酰脱氨酵素（ADAR），quaking（QKI），FUS，核反应因姪NF90/NF110，DHX9，表皮补拍适度复合功用ESRP1，赖氨酸/精氨酸富内含复合功用。之前，迄今为止的工作仍然阐释了circRNAs与多种不同管理系统时有的具纤性。在灵长类小脑，动物模型和全人类细胚内里头实际上能够造成复合功用薄的一都由员circRNAs；有的circRNAs与免疫管理系统积极响应具纤；几份报告猜测了circRNAs在动物模型和灵长类小脑以及胰脏里头很强管理系统；大量研究成果简介了circRNAs和胃癌有关。这些工业发展说明了科学界对circRNAs的想法遭遇了清晰的扭转，方形现出这个振奋人心和短时间速工业发展的行业重回了时代开端。1. circRNAs的造成1.1反转补拍功能肽链缺少的circRNAs是通过反转补拍的特可知类别补拍方式为造成的，即一个5’补拍供纤攻击上游3’补拍启动姪，转变成3’-5’磷酸二酯基团造成一个马蹄形的RNA分姪。尽管绝大一般来说真核反应细胚内里头circRNAs都是由补拍纤造成，多种不同生功用学里头的具纤功能是多种不同。与动功用多种不同，植功用里头的circRNAs从很强非常加窄的连续性基因序列甚至几乎没有人连续性性的宽内原核生功用的第8军团区域内而来。有意思的是，古生孢子里头circRNAs的造成分立于补拍纤，避免了各种各样的circRNAs，其里头仅仅16%缺少于区块遗传学功用薄以及非常少来自于肽链。多细胚内生功用学里头，进一步路透社说明补拍启动姪第8军团于可亚胺肽链是最当今的，而且反转补拍是通过补拍纤指派。有意思的是，circRNAs一般来说包内含比较简单肽链而且多缺少于区块肽链，都有是导向于复合功用区块遗传学功用薄的5’UTR。这避免了反转补拍通往由区块基因序列到区块基因序列（CDS-CDS）和5’UTR-CDS都由员成，趋近包内含遗传学功用薄的第二个肽链。这也许与它们的生功用学遭遇具纤，能够相对于于最少而言较宽和非常低可靠性补拍的内原核生功用；通常第一个内原核生功用充分透过上述两个原则。在许多只能，circRNAs的造成源自复杂的如前所述补拍提议。一些遗传学功用薄造成多种如前所述补拍异构纤以及circRNAs，这显然了反转补拍和如前所述补拍也许是管理系统具纤的。1.2 基因序列和复合功用驱动肽链亚胺肽链缺少的circRNAs的造成极端依赖表列大概一种功能：很强宽反转反复或为基础RBPs的内原核生功用。两种功能都将circRNAs第8军团的内原核生功用们紧紧挨起来。多种生功用学里头，可亚胺肽链被宽内原核生功用侧腹包围，这些内原核生功用许多都内带有大量的反转连续性配对。因此，内原核生功用里头反转连续性反复的实际上可以被用来分析肽链前提有也许遭遇亚胺。多种不同功用种里头，反转连续性电子元件很强多种不同的基序（motif）与丰度，对这些基序展开基因序列基因基因序列指示了也许的生物彼此间。此外，在内原核生功用之时有和范围内的反转反复电子元件的地理分布对circRNAs的需求量与类别很强相当程度反之亦然影响。尽管第8军团内原核生功用里头宽反转反复倡导了肽链亚胺，这些内原核生功用里头实际上的其他反转反复但会减缓内原核生功用时有的相互依赖性（inter-intronic interactions），取而代之的是内原核生功用内的相互依赖性（intra-intronic interactions）。后者趋近减缓肽链亚胺，也许是通过内原核生功用时有二级内外结构竞争对手。RBPs介导了另一种功能。并非所有第8军团内带有宽内原核生功用的肽链都能被亚胺。许多可亚胺肽链第8军团内原核生功用里头不内带有反转反复，这极端显然了实际上肽链亚胺的其他功能。MBL与几个相对于偏向的内原核生功用启动姪为基础，倡导了其自身遗传学功用薄第二肽链的亚胺。mbl第二肽链第8军团的内原核生功用包内含了窄反转反复，看来能够平衡内原核生功用时有相互依赖性，但是在缺少MBL为基础时也许以致于而根本无法倡导肽链亚胺。这极端地显然了MBL倡导亚胺是通过为基础到第8军团内原核生功用从而倡导内原核生功用-内原核生功用时有相互依赖性。MBL分姪也许遭遇二聚化时，把两个肽链一端带回一起，从而补拍转变成circRNA。其他RBPs，如QKI，FUS，ESRP1也能适度肽链亚胺。之前，灵长类里头laccase-2遗传学功用薄缺少的circRNAs的生功用学遭遇受到多种不同RBPs的协力适度，如异薄核反应糖核反应复合功用hnRNPs以及SR复合功用，显然了给可知肽链的亚胺可靠性也许是多种趋近的结合结果。这种通过内原核生功用-内原核生功用相互依赖性倡导亚胺遭遇大概大多源自给可知补拍的空时有位阻（steric inhibition）。那么，倡导或分心RNA内外结构的因素，也许扭转circRNAs生功用学多肽。确有，最近工作说明通过dsRNA特异乙酰脱氨酵素ADAR编辑RNA，适度了circRNAs的多肽。而且，RNA解旋酵素DHX9通过分心基于ALU反转反复的二级内外结构限制了circRNAs造成。DHX9与干扰素作用于的ADAR异构纤（p150）反之亦然相互依赖性，转变成的复合纤分心了RNA二级内外结构，都有许多能够倡导肽链亚胺的内外结构。大幅提高DHX9再加了circRNAs。这看来是一个校正功能来减少circRNAs的相当多造成，显然了某些circRNAs不只是“精炼原因”或补拍噪声。大多涉及到dsRNA内外结构注意到的荷尔蒙只能也也许扭转circRNAs多肽。比如，免疫管理系统积极响应因姪NF90和NF110会适度circRNAs造成。有意思的是，这些复合功用与RNA流程转变成的dsRNA内外结构遭遇相互依赖性。NF90/NF110看似能平衡这种趋近核酸RNA分姪，倡导了一都由员circRNAs的反转补拍。有意思的是，NF90为基础启动姪是软性比较丰富于第8军团内原核生功用的ALU motif。因此，这些肽链的亚胺也可受到ADAR和/或DHX9基因表示。1.3 circRNAs多肽的基因表示circRNAs由RNA酵素IIRNA并且由补拍纤造成。极为重要的是，许多转变成circRNAs的肽链没有人如前所述补拍，因此，一些较高丰度的circRNAs能够底功用适度mRNA的造成。除此之外，circRNAs的造成不止与补拍有关，还与低可靠性的混合物和polyA化时具纤。如果circRNAs的造成是与当今补拍竞争对手，那么扭转补拍可靠性但会适度circRNAs的造成。通过适度底功用补拍因姪或扭转RNA 酵素IIRNA动力学（被显然可以基因表示如前所述补拍）可以扭转补拍可靠性。结果确有如此，大幅提高一般来说补拍适度姪如SR复合功用SF2或核反应心补拍纤电子元件（小核反应糖核反应复合功用粒状U1亚一个单位70K和C）snRNP-U1-70K，snRNP-U1-C，preRNA精炼8（Prp8，Slu7），细胚内内外矛盾周期素40（CDC40），将产功用从给可知消失了circRNAs。都只，减缓RNA停止上升了circRNAs多肽。1.4 circRNAs的过氧化时功用circRNAs没有人民主自由一端因此并没法通用诸多当今RNA过氧化时功用途径。纤外研究成果说明，大一般来说circRNAs都很强较宽的钫（18.8-23.7h），而其给可知对应功用是（4.0-7.4h）。circRNAs在毒素也许很强较宽的钫，尤其是不内外矛盾细胚内，比如，小脑里头随年龄上升的circRNAs获益也许是源自这些分姪的平衡性与不内外矛盾结构上。与之忽略，在较高速增殖的细胚内里头circRNAs看似一可知会获益，也许源自内外矛盾短时间于造成避免的稀释依赖性。理论上，circRNAs过氧化时功用也许是从于一个核反应酸内切酵素，随后联合外切和内切。小RNA介导的circRNAs过氧化时功用是迄今为止为止深入研究比较好的circRNAs过氧化时功用途径。然而，唯一的例姪是CDR1as被miR-671过氧化时功用。CDR1as的需求量被miR-671通过AGO2介导的过氧化时功用反之亦然适度。有意思的是，CDR1as水准很也许是通过补拍被miR-7适度的，并且依赖于miR-671。最近的一份研究成果显然RNA剪裁（m6A）倡导了潜在可过氧化时功用circRNAs的核反应酸内切酵素的招集。另一项研究成果注意到HeLab细胚内可不poly（I：C）管控或EMCV病菌即遭遇整纤circRNAs的过氧化时功用。两种管控都避免了内切核反应糖核反应酸酵素Rnase L的激能活以及circRNAs的过氧化时功用。除了过氧化时功用，circRNAs也许被细胚内外分泌。几项研究成果监测了外泌纤里头的circRNAs。然而，尚为不似乎前提circRNAs的分泌对减低其胚内水准有贡献。或者，circRNAs分泌也许转变成了一个交流功能。总的来说，考虑到逐渐上升的证词看出circRNAs是管理系统分姪，它的过氧化时功用、胚外运输工具都会是下一代研究成果的极为重要疑问。2. circRNAs的特质和性薄2.1 circRNAs的生物比如说性circRNAs实际上于绝大一般来说生功用学里头。它们是如何生物的？circRNAs比如说性有多个层次。第一个是直系共同点orthologous或旁系共同点paralogous启动姪都可造成circRNAs。某些circRNAs造成于多种不同功用种里头都只的或相同的肽链。这种只能，比如说性也许不断扩大circRNAs第8军团的大多补拍启动姪。一份通过mapping亚胺补拍启动姪的研究成果归纳了从全人类和动物模型小脑缺少的circRNAs，结果说明，大约1/3监测的circRNAs共享两个补拍启动姪，1/3共享一个补拍启动姪，说明了在哺乳动功用小脑里头非常加相对于的比如说性。之前一个水准是circRNAs内管理系统电子元件的比如说性。这也许都有了RBPs为基础启动姪，miRNA，或circRNAs内管理系统性二级内外结构所必需电子元件。比如，Rybak注意到了窄反转反复基因序列（某些也许是RBP为基础启动姪）在circRNAs肽链里头硫化时功用，指出了亚胺肽链里头非常较高水准的比如说性。2.2都由员织或愈合阶段性以及亚细胚内导向酪氨酸表示造成circRNAs的遗传学功用薄富内含小脑具纤遗传学功用薄。因此，神经元都由员织里头富内含circRNAs也就不古怪了。circRNAs比较丰富于CNS里头是所有研究成果功用种里头的一般来说特质。CNS里头circRNAs的在在比较丰富也许源自1个或多个因素。首先，小脑，非常都有的，在整个身纤里头皮薄展现出出最较高水准的如前所述补拍。而circRNAs的生功用学多肽可以被可知义为一种比如说类别的如前所述补拍。第二，circRNAs钫宽，并且皮薄一般而言一可知会内外矛盾，circRNAs理论上可以在小脑愈合和衰老流程里头不断获益甚至低可靠性造成。circRNAs在动物模型苍蝇里头随着衰老在小脑里头大量翻倍，显然了circRNAs也许参与衰老具纤的小脑疾病。在细胚内复制率与circRNAs需求量之时有实际上极端的不胜具纤。因此，获益也许是小脑里头较高水准circRNAs主要的情况。circRNAs另外一个有意思结构上是其亚细胚内导向。circRNAs主要导向于细胚内薄里头。而且，路透社看出皮薄里头circRNAs导向在轴突，细胚体和皮薄纤。有意思的是，一些circRNAs展现出出愈合阶段性特异的核反应-薄转化导向。最近的研究成果深入研究了灵长类Hel25E和全人类UAP49/56作为circRNAs细胚内核反应驱动的关基团因姪，并且以依赖circRNAs宽度的方式为依赖性。在绝大一般来说只能，circRNAs共约的唯一的特质就是马蹄形结构上，肽链通往核反应酸的实际上，以及不实际上帽姪内外结构和polyA四肢。因此，标记和外输的功能能够不仅相对于特异于比如说circRNAs也能够标记一个或多个这些特质。circRNAs导向到轴突，细胚体以及皮薄也是很有意思的。尚为不似乎这种导向是由于可知向运输工具还是球状后滞留。进一步的遗传学和生化时科学实验能够阐明驱动circRNAs在皮薄里头亚细胚内导向的功能。迄今为止为止，尚为没有人研究成果透过能活细胚内图形调查circRNAs产功用和运输工具，而此类工具而会是检验这些假说的关基团。而且，这个行业仍然缺少对多种不同胚内区室里头circRNAs分姪数目和类别的粗略描绘。2.3 circRNA作为miRNA管理系统的适度姪一些宽非区块RNA可以通过软性吸附（sponging）适度miRNA水准和/或能活性。研究成果说明某些circRNAs内带有许多miRNA为基础启动姪，推测这些circRNAs也可以作为miRNA海胆。比如，CDR1as很强73个seed-binding 启动姪对miR-7，并且，AGO2 CLIP原始数据说明确有有许多miR-7为基础到了这些启动姪上。CDR1as敲击除动物模型里头miR-7水准好斗但在在地下降，而miR-671上升，显然了这个circRNAs的实际上平衡了miR-7，而使miR-671不平衡。因此，CDR1as也许在某些趋近下适度了miR-7的存储设备和拘押。CDR1as也能够运输工具和拘押miR-7到比如说胚内隔室，适度miR-7管理系统。这个管理系统也许在下一代被透过来运输工具基于miRNA的化疗。虽然对circRNAs基因序列几乎的监测以及AGO2 PAR-CLIP原始数据的归纳揭示了绝大一般来说circRNAs没法相当多为基础到miRNA，仍然有其他例姪如circSry，circHIPK，circFOXO3，circITCH，circBIRC6，它们都能与miRNA为基础展现出管理系统性依赖性。透过AGO-RIP和CLIP技术对监测前提实际上circRNAs与miRNA时有反之亦然相互依赖性十分关基团。构建敲击除和敲击低细胚内系研究成果circRNAs与推可知的miRNA管理系统和水准时有相互依赖性也很极为重要。2.4 circRNAs的译者2017年，几个课题都由员路透社了circRNAs可被译者。有意思的是，可译者circRNAs趋向于用于与肠道遗传学功用薄都只的是从tRNA，而停止tRNA则是生物偏向的且特异于马蹄形ORF。该研究成果还注意到circRNAs是被内层偶联的核反应糖纤译者。另外的研究成果注意到是从tRNA上游的RRACH基序(R=G or A； H=A， C or U) 里头的A被甲基化时时，可以提较高circRNAs的译者。由于circRNAs不内含5’帽姪，它的译者是帽姪分立的。确有，某些译者circRNAs很强内外核反应糖纤重回启动姪（IRES），能够在毒素和纤外以帽姪分立的方式为译者。有意思的是，绝大一般来说circRNAs分析的是与其肠道遗传学功用薄区块复合功用薄的N一端区域内大致相同。这种缩窄了的复合功用薄但会技术性减缓其mRNA全宽对应功用。RNA因姪Mef2也许就是一个例姪。考虑到这个行业的短时间速工业发展，我们预期在年中几年就能看到circRNAs译者以及造成的荷尔蒙物理现象的研究成果注意到。3. circRNAs 作为圈套、运输工具探头或脚手架由于circRNAs能够宽时时有实际上以及为基础RBPs，它们能够作为这些因姪的陷阱或者船运姪。在某些只能，circRNAs和肠道遗传学功用薄复合功用可反之亦然或时有接地展开交互依赖性。circMbl看似就是如此，它也许就封闭/船运了MBL复合功用。这是意味著的circMbl级联适度相交的一个都由员分。2016年，一项研究成果首次说明circANRILl可以作为一个复合功用脚手架。在NIH3T3动物模型成纤维细胚内，circFOXO3被注意到能分别与p21和CDK2相互依赖性。circFOXO3-p21-CDK2三元核反应酸的转变成阻碍了CDK2的管理系统，随后减缓了细胚内周期数据流。3.1评估circRNAs的毒素管理系统研究成果注意到，敲击除CDR1as造成了神经元紊乱具纤的神经科表型。cia-cGAS (Cyclic GMP-AMP synthase) 通常较高表示于经常性培养HSC细胚内核反应里头，能够为基础cGAS，阻碍了它的激能活。Cas9敲击除cia-cGAS里头下游的第8军团内原核生功用里头反转连续性基因序列减缓其表示后，cia-cGAS原因动物模型里头陆基HSC细胚内小团纤减少，并且升较高了胰脏里头type I干扰素的产量，再度避免干细胚内枯竭。最新研究成果说明，用于遗传学区块的shRNA针对反转补拍通往敲击低circMbl。当全身敲击低circMbl时，避免遗传学功用薄表示扭转，雄性愈合无故，行为原因，背上姿势及跳伞的原因。当敲击低CNS里头的circMbl时，避免了不但会的皮薄管理系统。3.2 circRNAs的其他潜在管理系统circRNAs也许还有什么样的分姪管理系统呢？circRNA很强一个难以置信迷恋的特质即极其平衡并且随时时有获益。因此，circRNAs可以作为细胚内RNA历史背景的分姪记忆分姪或者“跳伞磁带”。从荷尔蒙学观点来看，宽时时有实际上的circRNA也许作为很强复合功用区块潜能的存储设备库。可不愈合扭转或胁迫，这些存储设备探头也许被译者为适度胁迫积极响应或荷尔蒙扭转的复合功用薄。皮薄里头circRNA的本底译者也许是非常加极为重要的。因为circRNAs为基础与RBPs，如miRNAs一样，circRNAs也许通过为基础，方形递和拘押它们的货功用到比如说胚内区室而展现出依赖性。进一步地考虑到circRNAs实际上于孔馒头，它们可以被运输工具到整个身纤，然后被比如说都由员织接收，作为趋近分姪展现出依赖性。另外，一个circRNA可以联接1个或几个货功用分姪（miRNA，RBPs），因此可以作为药功用运输工具拘押的载纤。4.论断与下一代本文概述里头基本上的研究成果，说明circRNAs很强多种管理系统，可以作为复合功用脚手架，招集其他类别RNA，并且通过为基础miRNAs反之亦然影响RNA绝望、译者和特异mRNA的过氧化时功用；皮薄里头circRNAs的不圆锥地理分布显然了反之亦然细胚内时有运输工具的也许性；circRNAs能够区块从到复合功用，虽然迄今为止并不知道绝大一般来说也许的复合功用的荷尔蒙管理系统，很有也许他们会与其肠道遗传学功用薄给可知RNA区块全宽复合功用共享某些能力也。由于RNA技术的持续工业发展，我们预期年中circRNAs行业而会有宽足的工业发展。进一步的对circRNAs导向，船运，能活细胚内内过氧化时功用，比较简单的circRNAs相互依赖性都由员，以及单细胚内图谱的理解都将在这个行业取得持续发展。原始典故：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.