ceRNA网络中的成员：circRNA，你了解多少？

ceRNA（competing endogenous RNA）即竞争性内源RNA，ceRNA网络的机制是RNA转录本通过与编码RNA竞争性地结合miRNA，稀释细胞内游离miRNA的浓度，从而降低miRNA对编码RNA的抑制，进而提高目的基因的表达量。ceRNA网络的核心为miRNA，主要成员包括长链非编码RNA（lncRNA）、环状RNA（circRNA）等。今天让我们重点介绍一下近年来大火的环状RNA吧！

环状 RNA(circRNA)是一类由特殊剪接机制形成的共价闭合内源性RNA分子，广泛存在于植物和哺乳动物等各种生命形式中。

CircRNA的主要特征

• 不具有5’帽子和3’尾巴结构；

• 不易被核酸外切酶降解，与线性RNA相比，更稳定地存在于人体中；

• 大多数由外显子形成，少数来源于内含子片段。

CircRNA的主要功能

• MiRNA海绵：CircRNA分子富含miRNA结合位点，在细胞中起到miRNA海绵（miRNA sponge）的作用，进而解除miRNA对其靶基因的抑制作用；

• 少数circRNA可以翻译成蛋白质；

• 参与调控转录及剪切过程等。

CircRNA的研究简介

环状RNA比线性RNA更稳定，是更理想的用于疾病研究的生物标志物。当前circRNA研究的主要关注点是miRNA海绵作用，并通过生物信息学分析绘制调控网络途径，进而证明circRNA能够成为一个潜在的生物标志物。

环状RNA的经典研究思路

• 转录组测序筛选差异表达的circRNA；

• 通过网络数据库预测circRNA可能结合的miRNA；

• CircRNA与miRNA结合的进一步验证（荧光素酶报告试验）；

• miRNA靶基因的筛选、验证和功能研究；

• 构建circRNA-miRNA-mRNA调控网络。

下面以近期发表的一篇论文为例，了解circRNA的主要研究思路。

研究单位：浙江大学医学院附属邵逸夫医院

主要研究内容：

通过对3名骨关节炎患者和3名健康对照的软骨组织进行转录组测序（ribosomal RNA-depleted method），获得与骨关节炎相关的circRNA表达特征。CircSERPINE2在骨关节炎患者软骨组织中表达下调，并在细胞系中得到证实。CircSERPINE2在细胞中的干扰实验证明，CircSERPINE2下调促进软骨细胞的凋亡，并使得胞外基质的合成和分解代谢不平衡。

骨关节炎患者和健康对照的软骨组织miRNA测序分析发现，191个miRNAs在骨关节患者的软骨组织中上调。通过miRanda，TargetScan等数据库预测CircSERPINE2上的miRNA识别元件，最终聚焦到7个miRNAs上；并通过一系列的细胞实验（包括RNA pull down, a luciferase reporter assay, biotin-coupled microRNA capture and fluorescence in situ hybridisation等）证明CircSERPINE2与miR-1271的靶向吸附作用。结合miRNA的测序分析结果，证实CircSERPINE2通过竞争性地与miRNA-1271结合，从而调节E26 transformation-specific (ETS)-related gene (ERG)表达；并在兔实验模型中证实，注射腺病毒CircSERPINE2可以缓解其骨关节炎症状。

结论：本研究阐明了一个新的circRNA- CircSERPINE2在骨关节炎中的作用机制，并构建了其通过结合miR-1271调控骨关节炎的ceRNA网络图，为骨关节炎提供了潜在的治疗靶标。

CircRNA数据库介绍

MiOncoCirc

一个迄今为止最全面的肿瘤组织circRNA数据库，主要包含已报道的临床样本、癌症及对照数据集，共计868个。

https://nguyenjoshvo./

circAtlas

数据库涵盖7种脊椎动物的circRNA，提供不同数据库circRNA调控元件，并提供三种类型网络，包括基因共表达，miRNA调控和RBP调控来推断circRNA功能。http://circatlas./

circBase

目前该数据库收集了包括以下6个物种的circRNA信息：人、小鼠、秀丽线虫、黑腹果蝇、矛尾鱼、腔棘鱼。http://www./

circRNABase

构建miRNA与circRNA以及circRNA与RNA结合蛋白（RBP）的互作网络。

http://starbase./starbase2/mirCircRNA.php

circNet

由台湾国立交通大学的研究人员对464个样本的RNA-seq数据系统地整理挖掘后建立的数据库，它提供了新circRNA的鉴定；整合circRNA-miRNA-mRNA的作用网络等。

http://circnet.mbc./

作为精准医学大数据领域的知名企业，宝藤生物一直致力于组学测序在重大疾病中的临床转化研究。我们为大众提供高通量测序技术服务（如全基因组测序、全外显子测序、靶向捕获测序、转录组测序、宏基因组测序等）和生物信息学分析服务，促进临床分子诊断水平的提升，以专业的水准为精准医疗事业的发展做出积极贡献。

参考文献：

1. Ji, P., et al., Expanded Expression Landscape and Prioritization of Circular RNAs in Mammals. Cell Rep, 2019. 26(12): p. 3444-3460 e5.

2. Vo JN, Cieslik M, Zhang Y et al., The Landscape of Circular RNA in Cancer. Cell. 2019 Feb 7;176(4):869-881.e13.

3. Shen S, Wu Y, Chen J et al., CircSERPINE2 protects against osteoarthritis by targeting miR-1271 and ETS-related gene. Ann Rheum Dis. 2019 Mar 28. pii: annrheumdis-2018-214786.

文章来源：医学部 赵江曼