环形RNA在肿瘤中的研究进展

现阶段人们对非编码RNA不断研究,发现非编码RNA不仅参与人体的正常生理进展,还与疾病的发生有关,这些非编码RNA可能是疾病诊断和治疗的新途径。环形RNA (circular RNA, circRNA)是近些年来发现的与肿瘤有关的非编码RNA,在哺乳动物体内表达,能够调控基因的转录过程。circRNA是一个闭合环状结构,是一种内源性的RNA分子。近些年来的研究发现circRNA在很多不同来源的肿瘤疾病中发挥作用,例如:胃癌、乳腺癌、肝癌等,circRNA能够通过吸附相关的miRNA发挥作用,miRNA又影响下游靶基因的表达,因此circRNA可以同时参与多个生理和病理过程。我们对circRNA在肿瘤中的研究进展进行综述。

环形RNA成纤维细胞生长因子受体1/miR-217/HOXA13轴对结肠癌进展、肿瘤免疫浸润影响研究

目的 通过构建潜在hsa_circRNA/miRNA/mRNA调控轴来明确环状RNA在结肠癌(COAD)中的潜在潜在作用机制。方法 通过CRI数据库得到环形RNA成纤维细胞生长因子受体1(circFGFR1)下游调控的候选miRNA,并在TCGA数据库中结合表达分析及预后分析确定最终候选miRNA。在miRBD数据库中进行miRNA下游靶基因的预测,并在TCGA数据库中结合表达分析及预后分析确定最终候选下游靶基因。用Cox回归法进行多因素分析,在此基础上构建列线图,进行内部验证。在TIMER数据库和TCGA数据库中分析靶基因与免疫细胞之间的相关性。采用基因集富集分析(GSEA),探讨可能的作用机制。结果 在CRI数据库选出HOXA13为最终的候选下游靶基因,且HOXA13高表达的COAD患者有更好的总生存期(OS)。列线图C-指数为0.739(0.712~0.765)。Timer数据库显示,HOXA13的表达与各类免疫细胞之间都具有较好的相关性。GSEA分析显示,HOXA13可能通过参与影响DNA甲基化,细胞周期,线粒体分裂和胆固醇生成影响COAD的生物学事件。结论 HOXA13的表达增加可以延长COAD患者的OS,可以用作COAD患者的新型预测性生物标志物,同时可能与COAD的肿瘤免疫浸润相关,并在COAD肿瘤微环境中对于肿瘤细胞发生免疫逃逸可能起着重要的抑制作用。circFGFR1/miR-217/HOXA13轴可能通过影响细胞周期来抑制结肠癌的进展,这些发现为COAD抗癌策略的开发提出一个潜在的靶点和研究机制。

真核生物环形RNA编码蛋白的研究进展

环形RNA是一类广泛存在于真核细胞的内源性RNA,其由前体RNA反向剪接形成,呈闭环结构,没有5’端帽子结构及3’端polyA尾巴。一直以来,环形RNA被认为没有编码能力,不能编码蛋白质,只是作为microRNA“海绵”等方式,发挥调控功能。然而,近年来随着对环形RNA研究的不断深入,部分环形RNA被发现可通过非帽依赖翻译起始机制编码蛋白质。并且,环形RNA编码的蛋白质被证实在多个细胞过程中发挥着至关重要的作用。对目前环形RNA编码蛋白的研究现状进行综述,并对目前环形RNA编码蛋白的相关生物信息学工具进行了总结。

家蚕环形RNA的预测与鉴定

环形RNA（circRNA）是具有闭合环状结构的单链RNA,其功能涉及对亲本基因转录的调控、miRNA的吸附和作为某些疾病的生物标志物。以家蚕幼虫、蛹和蛾3个发育时期蚕体的混合样本提取总RNA,利用高通量测序共获得112 271 320个测序read。采用软件Map Splice和Find_circ从获得的测序read中预测家蚕的circRNAs,其中用Map Splice预测到的circRNA共1 659条,用Find_circ预测到的circRNA共9 777条,2个软件共同预测到的circRNA有1 598条。利用circRNA预测程序CircRNApredictor.pl从家蚕转录组read（SRR315361）和家蚕基因组序列中预测到12 955条circRNA,进一步将高通量测序read匹配预测的circRNA序列,结果显示序列首尾重叠,为环状分子。通过软件miRanda预测了部分家蚕circRNA的靶miRNA。设计特异性的正、反向PCR引物对,选取其中11条SRPBM（spliced reads per billion mapping）值最高的circRNA进行PCR,产物测序鉴定为家蚕潜在的circRNA分子,其中BmcircR_3621、BmcircR_8955、BmcircR_8926、BmcircR_6123、BmcircR_8349、BmcircR_1198、BmcircR_9535、BmcircR_6215、BmcircR_7937在家蚕酪氨酸蛋白激酶Abl（tyrosine-protein kinase Abl）和异常细胞迁移蛋白10（abnormal cell migration protein 10）等的基因序列中以环的形式存在,并且主要成环位点与生物信息学预测结果一致,而BmcircR_2196和BmcircR_6226的成环位点与预测存在差异。研究结果可供家蚕乃至昆虫新型RNA分子的鉴定和研究参考。

环形RNA全长组装与定量工具的研究进展

环形RNA是一种广泛存在于真核细胞的内源性RNA,由前体RNA反向剪接而成,不具有5’末端帽子和3’末端poly(A)尾巴,呈封闭环状结构。环形RNA通过miRNA海绵结合等方式参与基因表达调控等许多重要的生物学过程。环形RNA可以通过可变剪接产生不同的环形RNA转录本,因此获取环形RNA转录本内部全长序列信息以及对环形RNA内部可变剪接产物进行精确定量是揭示环形RNA调控功能的前提。生物信息学工具能够高效便捷的处理高通量测序数据,被普遍用来鉴别和分析环形RNA。本文介绍了环形RNA的产生机制以及功能特性,对环形RNA检测、全长序列组装以及定量相关计算工具进行综述。

基于卷积神经网络和循环神经网络的环形RNA剪接位点识别研究

本文提出了一种基于卷积神经网络和循环神经网络的深度学习模型,通过分析基因组序列数据,识别人基因组中环形RNA剪接位点.首先,根据预处理后的核苷酸序列,设计了2种网络深度、8种卷积核大小和3种长短期记忆(long short term memory,LSTM)参数,共8组16个模型;其次,进一步针对池化层进行均值池化和最大池化的测试,并加入GC含量提高模型的预测能力;最后,对已经实验验证过的人类精浆中环形RNA进行了预测.结果表明,卷积核尺寸为32×4、深度为1、LSTM参数为32的模型识别率最高,在训练集上为0.9824,在测试数据集上准确率为0.95,并且在实验验证数据上的正确识别率为83%.该模型在人的环形RNA剪接位点识别方面具有较好的性能.

基于机器学习方法预测环形RNA编码蛋白的潜能

环形RNA是一类广泛存在于真核细胞中的内源性RNA分子,没有5’末端帽子和3’末端polyA尾巴,以共价键连接形成封闭环状结构.一直以来,环形RNA被认为是一类不能翻译的非编码RNA.然而近年来有研究报道,环形RNA能够编码蛋白质从而调控重要的生命活动,引起了研究者们的注意.运用机器学习的方法,基于环形RNA的序列与结构特征,使用XGBoost、随机森林和支持向量机组合而成的综合分类模型,预测环形RNA编码蛋白的潜能,平均预测准确率达到86.66%,为实验研究人员提供可靠的参考,有助于发现更多可编码蛋白的环形RNA.

环形RNAs形成机制的多样性

环形RNAs是一种结构与常见线性RNA不同的一种环形转录物。生命的各个领域环形RNAs广泛存在,包括真核生物、细菌、古生菌和病毒,而且在神经细胞中高度表达,说明它们可能具有一定的生物功能。多年来,我们对于它们的形成机制和功能并不清楚。最近的研究表明环形RNAs的形成机制和功能具有多样性,例如有外显子环化、内含子环化、细菌基因组环化等。

环形RNA翻译及其在药物研发中的应用

以新冠mRNA疫苗为代表的mRNA药物在新冠疫情中发挥重要的作用.而在后疫情时代,mRNA技术的应用范围不断被扩展.环形RNA比线性mRNA有更高的稳定性,有望提供比mRNA更大的治疗窗口,因此作为新一代的mRNA药物平台有广泛应用前景.同时环形RNA的设计与生产、载体选择与制备以及递送选择等方面,也有很多技术特色和挑战.本文对于环形RNA的体内外合成、翻译调控以及递送和应用各方面进行简要的总结和讨论.期望对关心环形RNA技术应用的读者有所参考和启发.未来研究中,环形RNA技术将向着提高表达和递送效率,以及降低其天然免疫原性的方向来进行优化.

miRNA-16、circRNA-100679、miRNA-124表达水平与抑郁症严重程度的相关性研究

目的:了解微小RNA(miRNA)-16、环形RNA(circRNA)-100679、miRNA-124表达水平与抑郁症严重程度的相关性。方法:将首次确诊为抑郁症的81例病人定义为观察组,将同期体检且结果提示无明显异常的80名健康成年人定义为对照组。比较2组miRNA-16、circRNA-100679、miRNA-124的RNA相对表达量,根据汉密尔顿抑郁量表17版本(HAMD-17)评分变化将观察组病人分为A、B、C 3组,比较其RNA相对表达量,并进行相关分析。结果:治疗后,观察组miRNA-16、circRNA-100679相对表达量较治疗前升高,miRNA-124相对表达量较治疗前降低(P<0.01),与对照组比较差异有统计学意义(P<0.05)。治疗后,A、B、C 3组HAMD-17评分下降,miRNA-16、circRNA-100679相对表达量较治疗前升高,miRNA-124相对表达量较治疗前降低(P<0.01),HAMD-17评分、miRNA-124相对表达量情况,A组<B组<C组(P<0.01),miRNA-16、circRNA-100679相对表达量情况,A组>B组>C组(P<0.01)。miRNA-124相对表达量与HAMD-17评分呈正相关关系(r=0.557,P<0.05),miRNA-16、circRNA-100679相对表达量与HAMD-17评分呈负相关关系(r=-0.325,P<0.01;r=-0.453,P<0.05)。结论:miRNA-16、circRNA-100679、miRNA-124相对表达量均与抑郁症严重程度具有相关性,调控其表达水平可能为抑郁症的治疗提供新的思路。

环形RNA分子揭秘

环形RNA分子是一类不具有5'末端帽子和3'末端poly(A)尾巴、并以共价键形成环形结构的非编码RNA分子。利用针对环形结构RNA分子的实验和计算方法,并结合新一代高通量测序,现已在多种细胞内发现了大量环形RNA分子的稳定存在。目前,尽管环形RNA分子的产生机制及其代谢仍然不清楚,但是已有的研究表明环形RNA分子具有调控基因表达的功能。对环形RNA分子的产生机制和功能等的进一步研究,将为人们深入理解生命活动在转录水平的复杂性调控提供重要的分子基础和研究依据。

基于外周血circRNAs构建抑郁症严重程度的预测模型

目的基于外周血环形RNA(circular RNAs,circRNAs)表达构建抑郁症严重程度的预测模型。方法选取2022年8月至2023年8月于笔者医院就诊的抑郁症80例患者,分为轻中度组49例、重度组31例,并以40名健康人作为健康组,经基因芯片筛查,选择差异较大的5种circRNAs,进一步分析circRNAs与抑郁症严重程度的关系,分析影响抑郁症严重程度的独立危险因子,根据分析结果构建基于外周血circRNAs表达的抑郁症严重程度列线图预测模型。结果与健康组、轻中度组比较,重度组circRNA_100679、circRNA_103636相对表达量降低,circRNA_102802、circRNA_103964、circRNA_002143相对表达量升高(P<0.05)。circRNA_100679、circRNA_103636与抑郁症严重程度呈负相关(r=-0.594、-0.512,P<0.05),CircRNA_102802、circRNA_103964、circRNA_002143与抑郁症严重程度呈正相关(r=0.603、0.425、0.412,P<0.05)。CircRNA_100679、circRNA_102802、circRNA_103636、circRNA_103964、circRNA_002143、家族精神疾病史、5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)均为抑郁症严重程度的危险因子(P<0.05)。基于外周血circRNAs等危险因子构建的列线图预测模型的预测曲线下面积为0.900(95%CI:0.811~0.945),模型区分度较好,内部验证一致性较高。结论构建基于circRNAs表达的抑郁症严重程度的列线图模型预测价值良好,可为临床抑郁症严重程度的诊断提供参考。

环形RNA在天然免疫过程中的重要功能

一类环形RNA来自外显子反向剪接,以共价键形成闭环结构。至今,科学家在真核生物中发现了多达几十万条环形RNA,但大部分环形RNA的功能至今不详。中国科学院生物化学与细胞生物学研究所陈玲玲研究组与合作者的最新研究成果阐述了环形RNA在细胞受病毒感染时的降解机制及其通过形成分子内双链结构结合天然免疫因子参与天然免疫应答调控的重要新功能,并揭示环形RNA低表达与炎症性自身免疫性病——系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus, SLE)密切相关。该研究为环形RNA在天然免疫中的重要功能研究奠定基础,并为炎症性自身免疫病的发病机制及未来的干预治疗提出了新的思路与潜在靶点。

环形RNA在疾病中的研究进展

环形RNA(circular RNA circRNA)是由前体RNA的3'末端和5'末端首尾相连形成的环状非编码RNA,可竞争内源性RNA,调节基因的表达。环形RNA在发现之初,被认为是由于错误剪接产生的,未引起重视,随着RNA测序和生物信息等技术的发展大量的环形RNA被发现,并逐渐成为非编码RNA的研究热点。虽然目前对其功能了解甚少,但已有的研究表明环形RNA可以对基因转录后进行调控。本文将从环形RNA的发现过程、形成机制、生物学功能、与疾病的关系以及研究中存在的问题进行综述,有助于进一步研究中心法则,同时为疾病诊治提供新的方向。

非肌层浸润性膀胱癌环形RNA位点差异性表达

目的 初步探讨非肌层浸润性膀胱癌(NMIBC)中环形RNA(circRNA)的异常表达.方法 2014年10月至2015年6月收集在广州医科大学附属第二医院泌尿外科经病理确诊的NMIBC患者标本,通过基因芯片对3例人NMIBC组织较癌旁正常组织差异表达的circRNA进行初筛,随机选取2个表达异常的circRNAs,在10对NMIBC及其配对正常组织采用实时荧光定量PCR检测.结果 与癌旁正常组织比较,在NMIBC组织中,表达上调的有3个,分别是:hsa_circ_102339、hsa_circ_103730、hsa_circ_104160,表达下调有4个,分别是:hsa_circ_100617、hsa_circ_104738、hsa_circ_103093、hsa_circ_105038.基因芯片提示hsa_circ_104738在NMIBC组织中表达明显低于癌旁正常组织.实时定量PCR测定hsa_circ_104738的表达水平与基因芯片结果一致.结论 NMIBC组织中存在circRNA表达异常,hsa_circ_104738尤为明显,有待进一步分析其可能机制.

环形RNA研究进展

环形RNA(circular RNA,circ RNA)广泛存在于各种生物细胞中,并且具有结构稳定、表达量丰富以及在不同组织及其不同发育阶段具有表达特异性等特征。目前认为,circ RNA可以在转录后水平调控基因表达,但是circ RNA的产生机制及其代谢途径仍然不是很清楚。迄今研究认为,circ RNA的主要生物学作用是作为微小RNA(micro RNA,miRNA)海绵体调控miRNA的表达。此外,circ RNA在肿瘤、动脉粥样硬化、糖尿病、帕金森病等多种疾病的发生发展中发挥了一定的作用。深入了解circ RNA的作用机制及其功能,有助于深入了解疾病的发生、发展机理,设计更好的预防、诊断和治疗疾病新策略。

环形RNA在癌症中的研究进展

环形RNA(circRNA)是一种缺乏5'末端帽和3'末端poly(A)尾的非编码闭环单链RNA分子。环状RNA比线性mRNA更丰富和稳定,其表达更具保守性和特异性。circRNA通过多种机制调节癌症发展,包括miRNA海绵,调节基因转录,调节RNA结合蛋白质和蛋白质翻译。本文综述探讨circRNA在癌症中的作用,有助于开发新的临床诊断技术和治疗方法。

环形RNA研究现状及展望

环形RNA(circular RNA,circRNA)属于迄今发现的非编码RNA的当中的一种,是通过反向剪接(back spacing)形成的并以共价键形成环形结构的一类单链闭环分子。不同于经传统剪接(canonical splicing)形成的mRNA,经反向剪接形成的环形RNA不具有亍加帽结构和3'poly(A)尾结构,可抵抗RNaseR酶的降解。环形RNA可在多物种间广泛、稳定存在。随着高通量测序技术的发展,环形RNA相继被发现,在调控基因表达中发挥着重要功能,可参与多种疾病的发生发展过程。环形RNA以多种形式在转录水平发挥着重要的调控作用,具有巨大的研究前景。

CircSLC8A1_005通过编码蛋白抑制心肌成纤维细胞纤维化表型的作用

【目的】探究环形RNA circSLC8A1_005调控心肌成纤维细胞纤维化表型的作用及可能机制。【方法】利用腺病毒介导在小鼠心肌成纤维细胞(mCFs)中过表达circSLC8A1_005,并检测mCFs中纤维化相关因I型胶原α1链(Col1a1)、Ⅲ型胶原α1链(Col3a1)和平滑肌肌动蛋白α2(Acta2)基因表达,通过EdU和划痕实验检测不同干预对mCFs的增殖和迁移能力的影响。双萤光素酶报告基因实验检测circSLC8A1_005包含的潜在核糖体进入序列(IRES)的活性。通过Western blot实验检测circSLC8A1_005翻译蛋白SLC8A1-605aa及其在细胞内分布情况。双萤光素酶报告基因实验检测SLC8A1-605aa对超氧化物歧化酶2(Sod2)的转录激活作用。通过RNA结合蛋白免疫沉淀(RIP)实验检测SLC8A1-605aa与Sod2 mRNA的结合作用。放线菌素D实验检测SLC8A1-605aa对Sod2 mRNA稳定性的影响。【结果】利用腺病毒可在mCFs中有效介导过表达circSLC8A1_005,过表达circSLC8A1_005可显著抑制mCFs中纤维化相关基因表达,抑制mCFs的增殖和迁移能力。双萤光素酶报告基因实验结果提示circ⁃SLC8A1_005包含的2个IRES具有活性。Western blot检测结果显示circSLC8A1_005可翻译预期大小为70 ku的SLC8A1-605aa蛋白,并主要分布于细胞核内。过表达SLC8A1-605aa和circSLC8A1_005可一致地抑制mCFs的纤维化表型。SLC8A1-605aa可特异上调超氧化物歧化酶2(Sod2)表达,但并不能转录激活Sod2表达;RIP实验结果显示SLC8A1-605aa与Sod2 mRNA有特异结合作用,而放线菌素D实验结果显示SLC8A1-605aa能够增强Sod2 mRNA的稳定性。【结论】CircSLC8A1_005通过翻译蛋白SLC8A1-605aa发挥抑制心肌成纤维细胞纤维化表型的作用,SLC8A1-605aa可能是潜在的用于心肌纤维化治疗的靶点。

circRNA_000203对小鼠心肌成纤维细胞纤维化表型的影响

目的:检测糖尿病小鼠心肌中环形RNAs(circ RNAs)的表达谱,探讨circ RNA_000203对心肌成纤维细胞纤维化表型的影响。方法:采用Masson染色对糖尿病db/db小鼠和db/m对照小鼠心肌组织进行胶原纤维的染色观察;用circ RNAs表达谱芯片检测糖尿病心肌中circ RNAs的表达谱;实时荧光定量PCR技术(RT-q PCR)验证小鼠心肌中circ RNA_000203的表达水平;构建重组circ RNA_000203腺病毒载体,并感染小鼠心肌成纤维细胞;利用RT-q PCR和Western blot检测过表达circ RNA_000203后,小鼠心肌成纤维细胞中纤维化相关基因Col1a2、Col3a1、α-SMA的m RNA和蛋白表达变化。结果:Masson染色结果显示,与对照db/m小鼠相比,糖尿病db/db小鼠心肌组织出现明显纤维化。circ RNAs芯片检测结果表明circ RNAs在糖尿病心肌中异常表达,其中circ RNA_000203表达显著上调。RT-q PCR结果证明重组circ RNA_000203腺病毒载体构建成功,RT-q PCR和Western blot结果均显示过表达circ RNA_000203后,心肌成纤维细胞中Col1a2、Col3a1、α-SMA的表达均显著增强。结论:circ RNA_000203在糖尿病心肌中显著上调,其可特异地促进心肌成纤维细胞中纤维化相关基因的表达和成纤维细胞向肌成纤维细胞表型的转化。