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环状RNA(CircRNA)



环状RNA(circular RNA,circRNA)是一类特殊的非编码RNA分子,与传统的线性RNA(linear RNA)不同,它是通过反向剪接形成的闭合RNA分子。circRNA不具有5'末端帽子和3'末端poly(A)尾巴,通过外显子环化或内含子环化,将3'和5'末端连接起来形成完整的环形结构,避免被核酸外切酶降解,因而比线性RNA更稳定,更具有保守性。环状RNA在疾病中起着关键作用,特别是在癌症中,在疾病诊断和治疗策略开发上有独特优势。



CircRNA发现历程表



环状RNA生成:






A. 经典的线性RNA剪切方式: 通过内含子中的GU/AG序列,将前后外显子首尾相连,成熟的RNA都具有5’短帽子结构和3’PolyA尾巴;

B. 环状RNA的剪切方式: 通过特异性反向剪切,后面外显子的尾端与前面外显子的前端相连,没有5’短帽子结构和3’PolyA尾巴,由一个或者多个外显子构成, 有些环状RNA也包含内含子。




环状RNA的特点:



1. 具有闭合环状结构,半衰期较线性RNA长;

2. 具有特异的反向剪接位点(backsplice);

3. 具有组织表达特异性、疾病特异性等;

4. 大多存在于胞质(CiRNA、EIciRNA)中,少部分存在于胞核中;

5. 大部分为非编码RNA,且序列高度保守;

6. 整体表达丰度低于mRNA;




环状RNA的分类:



根据circRNA序列来源,可以把circRNA分为四类:

第一种是全部来源于母基因外显子的circRNA(Exonic circRNA,EciRNA);

第二种是全部来源于内含子的套索型circRNA(Circular intronic RNA,ciRNA);

第三种是来源于外显子和内含子的circRNA(Exon-intron circRNA,EIciRNA);

第四种包括来源于反义链转录本的反义circRNA (Antisense circular RNA) 、来源于基因间序列或其他未注释基因组序列的circRNA (Intergenic circular )。

绝大多数的circRNA属于外显子类型的circRNA,保守性较其他种类的circRNA也更高。


CircRNA发现历程表




环状RNA主要生物学功能:



1.miRNA海绵功能

根据碱基的互补配对法则,miRNA通过与靶基因中非翻译区域结合从而抑制或促进mRNA的翻译。RNA之间可以通过竞争的方式结合共同的miRNA来影响miRNA对靶基因的抑制作用,这一类RNA称为竞争性内源RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)。研究表明,circRNA结构稳定且含有大量的miRNA应答原件,可以作为高效的ceRNA,与miRNA结合,发挥miRNA海绵功能,吸附miRNA,有效地抑制miRNA与靶基因非翻译区的结合,从而实现对靶基因的调控作用。另外,有些circRNA还可以与多个miRNA结合,影响多种基因的调控。


2.作为翻译模板

circRNA缺乏帽依赖性翻译的必需元件,如5'帽和polyA尾,因此,一般情况下被认为不具备翻译的功能。但是近年来随着对circRNA的进一步的研究,发现有少数的circRNA含有内部核糖体进入位点序列(IRES)使其具备了翻译能力,比如circ-ZNF609,circMb1,circFBXW7,circPINTexon2和circ-SHPRH已被证实可作为蛋白质模板。


3.调控基因表达

有些CircRNA可与转录因子结合调控基因的转录。EciRNA可以与细胞内某些蛋白质分子特异性结合, 作为脚手架 (Scaffold) 与RNA或DNA结合, 为RNA结合蛋白(RBP)、RNA、DNA之间互作提供平台。




CircRNA数据库:



① circBase(http://www.circbase.org/)

circBase收集了近几年研究发现的上万种环状RNA,是一个通过收集和整合已经发布的circRNA数据构建的数据库。目前该数据库收集包括以下7个物种的circRNA信息:人(hg19)、小鼠(mm9) 、秀丽线虫(ce6)、黑腹果蝇(dm3)、矛尾鱼(latCha1)、腔棘鱼(latCha1)、真涡虫(S.mediterranea),通过在搜索界面中的list search提交circBase支持的circRNA ID号或基因组区域位置信息,可以快速查询相关circRNA信息;研究者也可以通过table browser进行条件设置,筛选自己所需要的circRNA数据。





② circRNABase数据库

(http://starbase.sysu.edu.cn/starbase2/mirCircRNA.php)

该数据库通过整合已发表的circRNA数据,构建miRNA与circRNA以及circRNA与RNA结合蛋白(RBP)的互作网络。







维真CircRNA服务项目:



① CircRNA载体构建与病毒包装

维真生物将环化框装入载体中,构建成功了大量circRNA表达载体,并建立了腺病毒、慢病毒和AAV全套circRNA过表达和干扰载体的系统。



部分载体列表:






更多环化载体咨询,请拨打400-077-2566,或当地销售经理。


② CircRNA表达量与成环性检测

维真生物可提供专业的circRNA表达量与成环性检测服务。我们能针对CircRNA上的不同区域设计特异性的RT-PCR验证引物,从而检测circRNA的表达水平,并能准确的计算成环效率。

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