12月14日，MolecularCancer发表重要综述，系统汇总了circRNA代谢，功能和蛋白互作的进展。文章的通讯作者是医院徐瑞华教授和鞠怀强教授。
摘要
环状RNA（CircRNA）是单链共价闭合的RNA分子，广泛存在于各物种。近几年关于环状RNA的生成、调控、定位、降解和修饰等方面取得了重要进展。此外，环状RNA可作为转录调控因子、microRNA海绵和蛋白翻译模板发挥生物学功能。然而，现有的关于环状RNA与蛋白相互作用的研究相当有限。因此，本文简要归纳了关于环状RNA代谢和功能的最新进展，并详细讨论了环状RNA与蛋白相互作用的模式，主要包括以下五类：改变蛋白间的相互作用，拴住或隔离蛋白，募集蛋白到染色质，形成环状RNA-蛋白-mRNA三元复合体，以及蛋白转位或重分布。环状RNA具有独特的表达谱，并在多种疾病中发挥关键作用，这使其成为潜在的诊断标志物和治疗靶点。本文期望通过对环状RNA与蛋白相互作用机制的总结，促进基于环状RNA的转化医学的发展。
前言
环状RNA于年作为植物类病毒被首次发现。随着高通量RNA测序技术和生物信息学的发展，人们发现环状RNA是人类转录组的普遍特征，也广泛存在于众多其他物种。大量研究表明它们在多种疾病中具有独特表达谱和重要生物学功能，如肿瘤、心血管病、神经疾病和自身免疫病。然而目前其作用机制还不完全清楚，并且大多涉及其充当microRNA海绵发挥效应。小脑变性相关蛋白1反义链（CDR1as）是最早的代表分子。但最近的两项研究发现CDR1as也可以与蛋白相互作用（IGF2BP3，p53），这提示了环状RNA的多效性，同一分子可能通过多种机制发挥功能。蛋白是几乎所有生命活动的直接效应分子，与蛋白互作赋予了环状RNA丰富的可能性，并扩展了非编码领域的研究方向。因此本文整理分析了环状RNA与蛋白相互作用的模式并进行展望。
环状RNA代谢
人们关于环状RNA的上游代谢（生成、调控、定位、降解）及修饰依然了解较少（图1）。RNA聚合酶II所转录的前体mRNA由内含子和外显子组成，在剪接体的协助下，前体mRNA在经典剪接位点（5’GU，3’AG）进行剪接，从而成熟并可被翻译。环状RNA则是通过一种特殊的选择性剪接产生（反向剪接，back-splicing），即外显子的3’端通过3’,5’磷酸二酯键与其自身或上游外显子的5’端连接，形成闭环结构。根据剪接事件的次序和不同的中间体，两种模型被提出并得到验证：套索模型和直接反向剪接模型（图1）。环状RNA的生成依赖于经典剪接体系（剪接位点和剪接体），并与其同源线性转录本间存在竞争。顺式元件（内含子互补序列）和反式因子（RNA结合蛋白）参与调控其生成。两侧内含子中的反向重复序列Alu可促进中间的外显子环化，而同一内含子中的Alu则促进其自身挤出和经典剪接的发生。此外，RNA结合蛋白可通过稳定/破坏Alu元件或直接拉近侧翼内含子实现调控。关于环状RNA的出核转运及降解机制，最近的一些研究也提供了曙光（图1）。值得注意的是，环状RNA还可以通过外泌体进入胞外空间，这提示了它可能作为细胞交流的信号分子，也展现了其作为诊断标志物的巨大潜力。
图1环状RNA的代谢
环状RNA的调控：RBP可通过二聚化、稳定或破坏ICS来调控环状RNA生成。内含子两侧的ICS可以促进外显子环化。环状RNA的生成：A.套索模型，反向剪接的外显子被跳过并挤出，形成内含子套索，套索再进一步被剪接，而其余的外显子直接互连形成成熟的mRNA。B.直接反向剪接模型，反向剪接首先发生形成环状RNA，留下一条仍含有内含子的不成熟的线性RNA。环状RNA的转运：C.在UAP56或URH49的协助下，长（nt）或短的环状RNA出核。D.YTHDC1介导的m6A依赖的环状RNA出核。E.环状RNA经外泌体进入胞外空间。环状RNA的降解：F.病毒感染后，2’-5’-寡聚腺苷酸活化的RNaseL引起环状RNA的普遍降解，从而解除对PKR的抑制。G.YTHDF2识别含有m6A的环状RNA，并通过HRSP12桥接与RNaseP/MRP复合体互作，介导环状RNA的酶切降解。H.UPF1和G3BP1可结合环状RNA的发夹样结构域并诱导其降解。
环状RNA功能
那么环状RNA是如何在分子水平上发挥作用的？其潜在机制主要涉及与其他分子的相互作用（图2）。长期以来它被认为是具有调节效应的“非编码”RNA，但随后科学家们鉴定出大量可翻译的环状RNA。尽管目前关于其下游途径的研究大多与microRNA海绵（也即环状RNA通过吸附microRNA，使得microRNA的靶mRNA上调）有关，但一些其他的机制也逐渐引起重视。如CircSEP3和CircSMARCA5可通过形成R环调控母基因的转录过程。外显子间含有内含子的环状RNA（EIciRNAs）以及环状内含子RNA（CiRNAs）也可调控其母基因的表达。环状RNA与其他分子（包括microRNA和蛋白等）之间的化学计量关系也受到了越来越多的