circRNA成环,你真的了解么?

时间:2017-08-23 14:30:21 点击: 【字体: 收藏

Circular RNAs(circRNAs)是一类具有闭合环状结构的RNA序列。那么,这类环状的RNA序列到底是怎么样RNA转录产物一步步形成环形结构呢?对于这样一个过程,目前有哪些理论和假设来解释?小编通过中科院生化细胞所非编码研究大牛的综述,和大家一起学习下这个过程。

circRNA来源不同,成环方式不同

根据circRNA序列的来源,主要分为两大类,一类是由编码基因的内含子成环,称为Spliced Intron Lariats产物(ciRNAs);另外一类是由编码基因的外显子区域而来,称为Back-Spliced Exons产物。小编的理解呢,第一类可以算是RNA加工过程中的附带产物,第二类是主动成环的RNA序列。而这两种不同的来源,导致他们的具体成环由以下特点:

1. ciRNAs的成环

内含子来源的ciRNAs成环,依赖于5’供体的7-nt GU-rich原件和3’受体的11-nt C rich原件,这个是其主要的特征。这两个位置结合后,多余的部分将会剪切掉,形成独立的环形结构。如下图:

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ciRNA主要定位于细胞核中,已有研究发现他们可以通过 Pol II机制促进线性母基因的转录。因此,对于ciRNAs功能机制研究时,可以优先考虑母基因转录调控方向。

2.外显子来源circRNAs成环

外显子来源的circRNAs是目前发现的circRNAs中的大部分,区别于线性剪切的的最明显特征是由下游的5’ss和上游的3’ss通过3’,5’磷酸二酯键结合而来。具体的Back-splicing(反向剪接)过程,可由cis原件和trans因子两种方式调控。什么意思呢?cis指的是需要成环的外显子通过延伸侧翼序列的碱基互补结合接近,再成环;trans指的是需要成环的外显子延伸侧翼序列被蛋白因子结合靠近,再成环。小编的理解呢,一个需要工具,一个自己搞定。如下图:

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那么,接下来一个问题?两个序列靠近后成环,这个过程是先于mRNA剪切先开始?还是反向剪接先开始呢?如下图:

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对于这两个可能性,目前还缺乏足够的证据,可能同时存在。但是,最近的基于4sUDRB-seq结果表明,内源的从mRNA前体反向剪接来的circRNA是很慢的,主要出现在转录后调控,即效率很低。这也与大部分的circRNAs表达丰度低于线性mRNA一致(当然,有一些表达水平还是高于mRNA的,这可能因为毕竟稳定,跟后期积累有关)。如下图:

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3.一个母基因对应多个circRNA

对于外显子来源的circRNA,很多情况下,一个母基因会产生多个circRNA,这种情况,是与不同的外显子结合有关。简单来说呢,就是近端的外显子和远端的外显子结合,都会形成circRNA。这种现象在人中发现的比较多,可能与人基因组中大量的Alu序列冗余有关。如下图:

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当然,对于同样两个外显子拼接来的circRNA,其内部的内含子是否会发生可变剪切,会导致产生不同的circRNA。如下图:

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好了,以上内容基本把circRNA形成环形结构这样一个过程进行了比较详细的分析。当然,具体哪种类型由哪种方式而来,还需要各位科研人员今后的大量实验数据来证明。circRNA的成环,您是否了解的比以前更透彻了?

参考文献:Wu H, Yang L, Chen LL. The Diversity of Long Noncoding RNAs and Their Generation. Trends Genet. 2017 Jun 16.


转自基因芯片知识屋



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