“所有的真理都經(jīng)歷三個(gè)階段。第一，被嘲笑。第二，被激烈反對。第三，被認(rèn)可且是不言而喻的。”——Arthur Schopenhauer

環(huán)狀RNA是近年來的研究熱點(diǎn)。近日，美國Brandeis大學(xué)生物系的Sebastian Kadener等人在EMBO上綜述了環(huán)狀RNA的研究進(jìn)展。BioArt對其進(jìn)行了編譯，以饗讀者。

環(huán)狀RNA（circular RNA, circRNA）是由反向剪接（back-splicing）過程產(chǎn)生的共價(jià)閉合環(huán)狀RNA。其具有真核中豐富，進(jìn)化上保守，組織特異性表達(dá)，高度穩(wěn)定，可在神經(jīng)組織中隨衰老而累積等特點(diǎn)。并且，circRNA可以通過競爭剪接方式與其對應(yīng)的線性RNA產(chǎn)物進(jìn)行順式調(diào)節(jié)。最近的報(bào)道表明它還具有反式調(diào)節(jié)功能：某些circRNAs能與microRNAs相互作用，一些可被翻譯，調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和行為。本文綜述了動(dòng)物circRNAs目前已知的知識(shí)，總結(jié)了circRNAs潛在功能的最新見解，起源的概念，以及本領(lǐng)域可能的未來方向。

發(fā)現(xiàn)：1976年，Sanger首次在類病毒中發(fā)現(xiàn)了單鏈共價(jià)閉合環(huán)狀的RNA分子。第二份研究是1979年Hsu描述了沒有自由末端的環(huán)狀RNA的存在。

來源：零星的研究證實(shí)circRNAs來源于內(nèi)源RNA。首篇此類報(bào)道是在1991年，偶然發(fā)現(xiàn)結(jié)腸癌基因缺失（DCC）發(fā)生了非經(jīng)典剪接方式 (“scrambled exons”) 轉(zhuǎn)錄現(xiàn)象。隨后，又發(fā)現(xiàn)了人類EST-1和Sry基因也有類似現(xiàn)象，證明這些具有scrambled exons的無polyA RNA都是circRNA。并且發(fā)現(xiàn)circSry具有組織特異性，且存在于3個(gè)不同的小鼠物種。

產(chǎn)生：在接下來的幾年里，少量研究提出了這些分子產(chǎn)生的可能機(jī)制。這包括了假設(shè)：反向重復(fù)對Sry的環(huán)化是必須的；以及發(fā)現(xiàn)circRNA可以在體外通過核提取物產(chǎn)生。

分類：隨后的90年代末期到20世紀(jì)初，研究發(fā)現(xiàn)多種基因可以產(chǎn)生circRNAs，并且對推定的circRNAs進(jìn)行了簡單分類為scrambled-exon，外顯子重排產(chǎn)物（exon-shuffling products），或者只是“非線性mRNA”。此時(shí)期的研究雖然證明了這些環(huán)狀RNA分子的存在，但是對其潛在的影響并未充分認(rèn)識(shí)。

爆發(fā)式研究：大概在2010年開始，RNA-seq技術(shù)的發(fā)展以及專門的計(jì)算管道開發(fā)，引爆了circRNA 研究。在2010年早期，發(fā)現(xiàn)多細(xì)胞動(dòng)物中具有成千上萬種circRNA，其中多數(shù)是低表達(dá)的，但是有些是高豐度的。而且，在許多情況下，如circSry可以是該宿主基因（host gene）的主要產(chǎn)物。2013年的兩篇文章除了證明多種哺乳動(dòng)物中存在成千上萬circRNA以外（野百合也有春天，小雜志開啟大熱門領(lǐng)域），還證實(shí)CDR1as (ciRS-7) 和circSry，能夠結(jié)合并調(diào)節(jié)特定microRNA的活性！另外，許多工作都表明在人類，鼠，蒼蠅中circRNAs是組織和發(fā)育時(shí)空特異性表達(dá)的。這些研究還描述了鑒定與定性circRNAs的新穎方法。比如，分析RNase R預(yù)處理后的無polyA circRNAs富集文庫。這個(gè)方法能夠富集circRNAs，也能區(qū)分真正的circRNAs和含scrambled exons的mRNAs。由于circRNAs junction的獨(dú)特特性，對其鑒定和定量需要特殊設(shè)計(jì)的生物信息學(xué)計(jì)算管道。現(xiàn)而今，已經(jīng)存在大量的管道可以注釋和量化circRNAs。值得注意的是新circRNAs檢測方法和管道也能檢測潛在的circRNAs內(nèi)部可變剪接的存在。

組織特異性與發(fā)育階段特異性：近年來，circRNAs的組織特異性和受發(fā)育階段調(diào)節(jié)而產(chǎn)生的特性被證實(shí)。四份獨(dú)立工作表明多種circRNAs在大腦中高豐度存在，并且隨著神經(jīng)分化和發(fā)育逐漸增加。而且，circRNAs產(chǎn)生被神經(jīng)元活動(dòng)調(diào)節(jié)，而且在突觸體、樹突、突觸神經(jīng)纖維中大量存在。circRNAs普遍存在于神經(jīng)組織的現(xiàn)象在衰老動(dòng)物中更明顯，積累了大量的circRNAs，暗示了circRNAs水平與細(xì)胞分裂率呈負(fù)相關(guān)性。

功能與調(diào)節(jié)：理論上，circRNAs可以順式和反式發(fā)揮功能。2014年，Ashwal-Fluss發(fā)現(xiàn)circRNAs是與常規(guī)剪接共轉(zhuǎn)錄并且相互競爭的。因此，circRNAs的生物發(fā)生導(dǎo)致了同一宿主基因mRNAs合成的減少。幾個(gè)課題組鑒定了外顯子剪接和環(huán)化所需要之物，證實(shí)了環(huán)化信號(hào)定位在可環(huán)化外顯子側(cè)翼的內(nèi)含子之內(nèi)。Ashwal-Fluss也暗示了調(diào)節(jié)蒼蠅中circMbl產(chǎn)物的負(fù)反饋調(diào)節(jié)環(huán)路的存在，在果蠅中鑒定了第一個(gè)參與外顯子環(huán)化的蛋白（剪接因子muscleblind, MBL）以及其脊椎動(dòng)物同源物muscleblind-like蛋白1（MBNL1）。隨后的工作鑒定了其他的RNA結(jié)合蛋白R(shí)BPs能夠在不同系統(tǒng)和生物中調(diào)控外顯子環(huán)化，包括RNA腺苷脫氨酶（ADAR），quaking（QKI），F(xiàn)US，核因子NF90/NF110，DHX9，表皮剪接調(diào)節(jié)蛋白ESRP1，絲氨酸/精氨酸富含蛋白。最后，目前的工作已經(jīng)解釋了circRNAs與不同系統(tǒng)間的相關(guān)性。在果蠅大腦，小鼠和人類細(xì)胞中存在能夠產(chǎn)生蛋白質(zhì)的一組circRNAs；有的circRNAs與免疫響應(yīng)相關(guān)；幾份報(bào)告證實(shí)了circRNAs在小鼠和果蠅大腦以及骨髓中具有功能；大量研究展示了circRNAs和癌癥有關(guān)。這些發(fā)展說明了科學(xué)界對circRNAs的看法發(fā)生了清晰的改變，呈現(xiàn)出這個(gè)振奮人心和快速發(fā)展的領(lǐng)域進(jìn)入了時(shí)代轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

1. circRNAs的產(chǎn)生

1.1反向剪接機(jī)制

外顯子來源的circRNAs是通過反向剪接的特定類型剪接方式產(chǎn)生的，即一個(gè)5’剪接供體攻擊上游3’剪接位點(diǎn)，形成3’-5’磷酸二酯鍵產(chǎn)生一個(gè)環(huán)狀的RNA分子。盡管絕大多數(shù)真核細(xì)胞中circRNAs都是由剪接體產(chǎn)生，不同生物中的具體機(jī)制是不同。與動(dòng)物不同，植物中的circRNAs從具有非常短的互補(bǔ)序列甚至完全沒有互補(bǔ)性的長內(nèi)含子的側(cè)翼區(qū)域而來。有趣的是，古生菌中circRNAs的產(chǎn)生獨(dú)立于剪接體，導(dǎo)致了各種各樣的circRNAs，其中僅僅16%來源于編碼基因以及更少來自于外顯子。

多細(xì)胞生物中，先前報(bào)道表明剪接位點(diǎn)側(cè)翼于可環(huán)化外顯子是最經(jīng)典的，而且反向剪接是通過剪接體執(zhí)行。有趣的是，circRNAs普遍包含完整外顯子而且多來源于編碼外顯子，特別是定位于蛋白編碼基因的5’UTR。這導(dǎo)致了反向剪接連接由編碼序列到編碼序列（CDS-CDS）和5’UTR-CDS組成，趨于包含基因的第二個(gè)外顯子。這可能與它們的生物發(fā)生相關(guān)，需要相較于平均而言更長和更低效剪接的內(nèi)含子；通常第一個(gè)內(nèi)含子滿足上述兩個(gè)原則。在許多情況下，circRNAs的產(chǎn)生源于復(fù)雜的可變剪接決定。一些基因產(chǎn)生多種可變剪接異構(gòu)體以及circRNAs，這暗示了反向剪接和可變剪接可能是功能相關(guān)的。

1.2 序列和蛋白驅(qū)動(dòng)外顯子環(huán)化

外顯子來源的circRNAs的產(chǎn)生強(qiáng)烈依賴以下至少一種機(jī)制：具有長反向重復(fù)或結(jié)合RBPs的內(nèi)含子。兩種機(jī)制都將circRNAs側(cè)翼的內(nèi)含子們緊緊挨起來。多種生物中，可環(huán)化外顯子被長內(nèi)含子側(cè)腹包圍，這些內(nèi)含子許多都含有大量的反向互補(bǔ)配對。因此，內(nèi)含子中反向互補(bǔ)重復(fù)的存在可以被用來預(yù)測外顯子是否有可能發(fā)生環(huán)化。不同物種中，反向互補(bǔ)元件具有不同的基序（motif）與豐度，對這些基序進(jìn)行序列比對指示了可能的進(jìn)化關(guān)系。此外，在內(nèi)含子之間和之內(nèi)的反向重復(fù)元件的分布對circRNAs的數(shù)量與類型具有重大影響。盡管側(cè)翼內(nèi)含子中長反向重復(fù)促進(jìn)了外顯子環(huán)化，這些內(nèi)含子中存在的其他反向重復(fù)可能會(huì)抑制內(nèi)含子間的相互作用（inter-intronic interactions），取而代之的是內(nèi)含子內(nèi)的相互作用（intra-intronic interactions）。后者趨于抑制外顯子環(huán)化，可能是通過內(nèi)含子間二級(jí)結(jié)構(gòu)競爭。

RBPs介導(dǎo)了另一種機(jī)制。并非所有側(cè)翼含有長內(nèi)含子的外顯子都能被環(huán)化。許多可環(huán)化外顯子側(cè)翼內(nèi)含子中不含有反向重復(fù)，這強(qiáng)烈暗示了存在外顯子環(huán)化的其他機(jī)制。MBL與幾個(gè)高度保守的內(nèi)含子位點(diǎn)結(jié)合，促進(jìn)了其自身基因第二外顯子的環(huán)化。mbl第二外顯子側(cè)翼的內(nèi)含子包含了短反向重復(fù)，似乎能夠穩(wěn)定內(nèi)含子間相互作用，但是在缺乏MBL結(jié)合時(shí)可能太弱而不足以促進(jìn)外顯子環(huán)化。這強(qiáng)烈地暗示了MBL促進(jìn)環(huán)化是通過結(jié)合到側(cè)翼內(nèi)含子從而促進(jìn)內(nèi)含子-內(nèi)含子間相互作用。MBL分子可能發(fā)生二聚化，把兩個(gè)外顯子末端帶到一起，從而剪接形成circRNA。其他RBPs，如QKI，F(xiàn)US，ESRP1也能調(diào)節(jié)外顯子環(huán)化。最后，果蠅中l(wèi)accase-2基因來源的circRNAs的生物發(fā)生受到不同RBPs的共同調(diào)節(jié)，如異質(zhì)核糖核蛋白hnRNPs以及SR蛋白，暗示了給定外顯子的環(huán)化效率可能是多種信號(hào)的整合結(jié)果。

這種通過內(nèi)含子-內(nèi)含子相互作用促進(jìn)環(huán)化發(fā)生至少部分源于線性剪接的空間位阻（steric inhibition）。那么，促進(jìn)或打亂RNA結(jié)構(gòu)的因素，可能改變circRNAs生物合成。確實(shí)，最近工作表明通過dsRNA特異腺苷脫氨酶ADAR編輯RNA，調(diào)節(jié)了circRNAs的合成。而且，RNA解旋酶DHX9通過打亂基于ALU反向重復(fù)的二級(jí)結(jié)構(gòu)限制了circRNAs產(chǎn)生。DHX9與干擾素誘導(dǎo)的ADAR異構(gòu)體（p150）直接相互作用，形成的復(fù)合體打亂了RNA二級(jí)結(jié)構(gòu)，包括許多能夠促進(jìn)外顯子環(huán)化的結(jié)構(gòu)。下調(diào)DHX9加倍了circRNAs。這似乎是一個(gè)校正機(jī)制來減少circRNAs的廣泛產(chǎn)生，暗示了某些circRNAs不只是“加工缺陷”或剪接噪聲。

部分涉及到dsRNA結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的生理情形也可能改變circRNAs合成。比如，免疫響應(yīng)因子NF90和NF110會(huì)調(diào)節(jié)circRNAs產(chǎn)生。有趣的是，這些蛋白與轉(zhuǎn)錄過程形成的dsRNA結(jié)構(gòu)發(fā)生相互作用。NF90/NF110看起來能穩(wěn)定這種瞬時(shí)雙股RNA分子，促進(jìn)了一組circRNAs的反向剪接。有趣的是，NF90結(jié)合位點(diǎn)是選擇性豐富于側(cè)翼內(nèi)含子的ALU motif。因此，這些外顯子的環(huán)化也可受到ADAR和/或DHX9調(diào)控。

1.3 circRNAs合成的調(diào)控

circRNAs由RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄并且由剪接體產(chǎn)生。重要的是，許多形成circRNAs的外顯子沒有可變剪接，因此，一些高豐度的circRNAs能夠順式調(diào)節(jié)mRNA的產(chǎn)生。除此之外，circRNAs的產(chǎn)生不止與剪接有關(guān)，還與低效的裂解和polyA化相關(guān)。

如果circRNAs的產(chǎn)生是與經(jīng)典剪接競爭，那么改變剪接效率可能會(huì)調(diào)節(jié)circRNAs的產(chǎn)生。通過調(diào)節(jié)順式剪接因子或改變RNA 聚合酶II轉(zhuǎn)錄動(dòng)力學(xué)（被認(rèn)為可以調(diào)控可變剪接）可以改變剪接效率。結(jié)果確實(shí)如此，下調(diào)普遍剪接調(diào)節(jié)子如SR蛋白SF2或核心剪接體元件（小核糖核蛋白顆粒U1亞單位70K和C）snRNP-U1-70K，snRNP-U1-C，preRNA加工8（Prp8，Slu7），細(xì)胞分裂周期素40（CDC40），將產(chǎn)物從線性變成了circRNAs。同樣，抑制轉(zhuǎn)錄終止增加了circRNAs合成。

1.4 circRNAs的降解

circRNAs沒有自由末端因此并不能通用諸多經(jīng)典RNA降解途徑。體外研究表明，大多數(shù)circRNAs都具有更長的半衰期（18.8-23.7h），而其線性對應(yīng)物是（4.0-7.4h）。circRNAs在體內(nèi)可能具有更長的半衰期，尤其是不分裂細(xì)胞，比如，大腦中隨年齡增加的circRNAs積累可能是源于這些分子的穩(wěn)定性與不分裂特性。與之相反，在高速增殖的細(xì)胞中circRNAs看起來不會(huì)積累，可能源于分裂快于產(chǎn)生導(dǎo)致的稀釋作用。

理論上，circRNAs降解可能起始于一個(gè)核酸內(nèi)切酶，隨后聯(lián)合外切和內(nèi)切。小RNA介導(dǎo)的circRNAs降解是目前為止鑒定最好的circRNAs降解途徑。然而，唯一的例子是CDR1as被miR-671降解。CDR1as的數(shù)量被miR-671通過AGO2介導(dǎo)的降解直接調(diào)節(jié)。有趣的是，CDR1as水平很可能是通過剪接被miR-7調(diào)節(jié)的，并且依賴于miR-671。

最近的一份研究暗示RNA修飾（m6A）促進(jìn)了潛在可降解circRNAs的核酸內(nèi)切酶的招募。另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)HeLab細(xì)胞一經(jīng)poly（I:C）處理或EMCV感染即發(fā)生整體circRNAs的降解。兩種處理都導(dǎo)致了內(nèi)切核糖核酸酶Rnase L的激活以及circRNAs的降解。

除了降解，circRNAs可能被細(xì)胞外分泌。幾項(xiàng)研究檢測了外泌體中的circRNAs。然而，尚不清楚是否circRNAs的分泌對降低其胞內(nèi)水平有貢獻(xiàn)。或者，circRNAs分泌可能形成了一個(gè)交流機(jī)制?？偟膩碚f，考慮到逐漸增加的證據(jù)顯示circRNAs是功能分子，它的降解、胞外運(yùn)輸都會(huì)是未來研究的重要問題。

2. circRNAs的特征和性質(zhì)

2.1 circRNAs的進(jìn)化保守性

circRNAs存在于絕大多數(shù)生物中。它們是如何進(jìn)化的？circRNAs保守性有多個(gè)層面。

第一個(gè)是直系同源orthologous或旁系同源paralogous位點(diǎn)都可產(chǎn)生circRNAs。

某些circRNAs產(chǎn)生于不同物種中同樣的或相同的外顯子。這種情況下，保守性可能擴(kuò)展到circRNAs側(cè)翼的部分剪接位點(diǎn)。一份通過mapping環(huán)化剪接位點(diǎn)的研究分析了從人類和小鼠大腦來源的circRNAs，結(jié)果表明，大約1/3檢測的circRNAs共享兩個(gè)剪接位點(diǎn)，1/3共享一個(gè)剪接位點(diǎn)，表明了在哺乳動(dòng)物大腦中非常高度的保守性。

最后一個(gè)水平是circRNAs內(nèi)功能元件的保守性。這可能包括了RBPs結(jié)合位點(diǎn)，miRNA，或circRNAs內(nèi)功能性二級(jí)結(jié)構(gòu)所必需元件。比如，Rybak發(fā)現(xiàn)了短反向重復(fù)序列（某些可能是RBP結(jié)合位點(diǎn)）在circRNAs外顯子中富集，指出了環(huán)化外顯子中更高水平的保守性。

2.2組織或發(fā)育階段以及亞細(xì)胞定位特異性表達(dá)

產(chǎn)生circRNAs的基因富含大腦相關(guān)基因。因此，神經(jīng)組織中富含circRNAs也就不奇怪了。circRNAs豐富于CNS中是所有研究物種中的普遍特征。CNS中circRNAs的顯著豐富可能源于1個(gè)或多個(gè)因素。首先，大腦，更特別的，在整個(gè)身體中神經(jīng)元表現(xiàn)出最高水平的可變剪接。而circRNAs的生物合成可以被定義為一種特殊類型的可變剪接。第二，circRNAs半衰期長，并且神經(jīng)元一般而言不會(huì)分裂，circRNAs理論上可以在大腦發(fā)育和衰老過程中不斷積累甚至低效率產(chǎn)生。

circRNAs在小鼠蒼蠅中隨著衰老在大腦中大量累積，暗示了circRNAs可能參與衰老相關(guān)的大腦疾病。在細(xì)胞復(fù)制率與circRNAs數(shù)量之間存在強(qiáng)烈的負(fù)相關(guān)。因此，積累可能是大腦中高水平circRNAs主要的原因。

circRNAs另外一個(gè)有趣特性是其亞細(xì)胞定位。circRNAs主要定位于細(xì)胞質(zhì)中。而且，報(bào)道顯示神經(jīng)元中circRNAs定位在軸突，樹突和突觸體。有趣的是，一些circRNAs表現(xiàn)出發(fā)育階段特異的核-質(zhì)轉(zhuǎn)換定位。最近的研究鑒定了果蠅Hel25E和人類UAP49/56作為circRNAs細(xì)胞核輸出的關(guān)鍵因子，并且以依賴circRNAs長度的方式作用。在絕大多數(shù)情況下，circRNAs共有的唯一的特征就是環(huán)狀特性，外顯子連接復(fù)合物的存在，以及不存在帽子結(jié)構(gòu)和polyA尾巴。因此，識(shí)別和外輸?shù)臋C(jī)制必須不僅高度特異于特殊circRNAs也必須識(shí)別一個(gè)或多個(gè)這些特征。

circRNAs定位到軸突，樹突以及突觸也是很有意思的。尚不清楚這種定位是由于定向運(yùn)輸還是彌散后滯留。進(jìn)一步的遺傳和生化實(shí)驗(yàn)需要闡明驅(qū)動(dòng)circRNAs在神經(jīng)元中亞細(xì)胞定位的機(jī)制。

目前為止，尚沒有研究利用活細(xì)胞圖像調(diào)查circRNAs產(chǎn)物和運(yùn)輸，而此類方法將會(huì)是檢驗(yàn)這些假說的關(guān)鍵。而且，這個(gè)領(lǐng)域仍然缺乏對不同胞內(nèi)區(qū)室中circRNAs分子數(shù)目和類型的精確描述。

2.3 circRNA作為miRNA功能的調(diào)節(jié)子

一些長非編碼RNA可以通過選擇性吸附（sponging）調(diào)節(jié)miRNA水平和/或活性。研究表明某些circRNAs含有許多miRNA結(jié)合位點(diǎn)，推測這些circRNAs也可以作為miRNA海綿。比如，CDR1as具有73個(gè)seed-binding 位點(diǎn)對miR-7，并且，AGO2 CLIP數(shù)據(jù)表明確實(shí)有許多miR-7結(jié)合到了這些位點(diǎn)上。CDR1as敲除小鼠中miR-7水平溫和但顯著地下降，而miR-671增加，暗示了這個(gè)circRNAs的存在穩(wěn)定了miR-7，而使miR-671不穩(wěn)定。因此，CDR1as可能在某些信號(hào)下調(diào)節(jié)了miR-7的存儲(chǔ)和釋放。CDR1as也能夠運(yùn)輸和釋放miR-7到特殊胞內(nèi)隔室，調(diào)節(jié)miR-7功能。這個(gè)功能可能在未來被利用來運(yùn)輸基于miRNA的治療。

雖然對circRNAs序列完全的檢測以及AGO2 PAR-CLIP數(shù)據(jù)的分析揭示了絕大多數(shù)circRNAs不能廣泛結(jié)合到miRNA，仍然有其他例子如circSry，circHIPK，circFOXO3，circITCH，circBIRC6，它們都能與miRNA結(jié)合發(fā)揮功能性作用。利用AGO-RIP和CLIP技術(shù)對檢測是否存在circRNAs與miRNA間直接相互作用十分關(guān)鍵。構(gòu)建敲除和敲低細(xì)胞系研究circRNAs與推定的miRNA功能和水平間相互作用也很重要。

2.4 circRNAs的翻譯

2017年，幾個(gè)課題組報(bào)道了circRNAs可被翻譯。有趣的是，可翻譯circRNAs趨向于使用與宿主基因同樣的起始密碼子，而終止密碼子則是進(jìn)化保守的且特異于環(huán)狀ORF。該研究還發(fā)現(xiàn)circRNAs是被膜偶聯(lián)的核糖體翻譯。另外的研究發(fā)現(xiàn)起始密碼子上游的RRACH基序(R=G or A; H=A, C or U) 中的A被甲基化時(shí)，可以提高circRNAs的翻譯。由于circRNAs不含5’帽子，它的翻譯是帽子獨(dú)立的。確實(shí)，某些翻譯circRNAs具有內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)（IRES），能夠在體內(nèi)和體外以帽子獨(dú)立的方式翻譯。有趣的是，絕大多數(shù)circRNAs預(yù)測的多肽是與其宿主基因編碼蛋白質(zhì)的N末端區(qū)域完全一致。這種縮短了的蛋白質(zhì)可能會(huì)競爭性抑制其mRNA全長對應(yīng)物。轉(zhuǎn)錄因子Mef2可能就是一個(gè)例子?？紤]到這個(gè)領(lǐng)域的快速發(fā)展，我們預(yù)計(jì)在接下來幾年就能看到circRNAs翻譯以及產(chǎn)生多肽的生理效應(yīng)的研究出現(xiàn)。

3. circRNAs 作為圈套、運(yùn)輸器或腳手架

由于circRNAs能夠長時(shí)間存在以及結(jié)合RBPs，它們能夠作為這些因子的陷阱或者轉(zhuǎn)運(yùn)子。

在某些情況下，circRNAs和宿主基因蛋白可直接或間接地進(jìn)行交互作用。circMbl看起來就是如此，它可能就隔絕/轉(zhuǎn)運(yùn)了MBL蛋白。這是假定的circMbl負(fù)反饋調(diào)節(jié)環(huán)路的一個(gè)組分。

2016年，一項(xiàng)研究首次表明circANRILl可以作為一個(gè)蛋白腳手架。在NIH3T3小鼠成纖維細(xì)胞，circFOXO3被發(fā)現(xiàn)能分別與p21和CDK2相互作用。circFOXO3-p21-CDK2三元復(fù)合物的形成阻礙了CDK2的功能，隨后抑制了細(xì)胞周期進(jìn)程。

3.1評(píng)估circRNAs的體內(nèi)功能

研究發(fā)現(xiàn)，敲除CDR1as產(chǎn)生了神經(jīng)紊亂相關(guān)的行為學(xué)表型。cia-cGAS (Cyclic GMP-AMP synthase) 通常高表達(dá)于長期培養(yǎng)HSC細(xì)胞核中，能夠結(jié)合cGAS，阻礙了它的激活。Cas9敲除cia-cGAS下游的側(cè)翼內(nèi)含子中反向互補(bǔ)序列抑制其表達(dá)后，cia-cGAS缺陷小鼠中長程HSC細(xì)胞群體減少，并且升高了骨髓中type I干擾素的產(chǎn)量，最終導(dǎo)致干細(xì)胞耗竭。

最新研究表明，使用遺傳編碼的shRNA針對反向剪接連接敲低circMbl。當(dāng)全身敲低circMbl時(shí)，導(dǎo)致基因表達(dá)改變，雄性發(fā)育致死，行為缺陷，翅膀姿勢及飛行的缺陷。當(dāng)敲低CNS中的circMbl時(shí)，導(dǎo)致了不正常的突觸功能。

3.2 circRNAs的其他潛在功能

circRNAs可能還有什么樣的分子功能呢？circRNA具有一個(gè)令人著迷的特征即極其穩(wěn)定并且隨時(shí)間積累。因此，circRNAs可以作為細(xì)胞轉(zhuǎn)錄歷史的分子記憶分子或者“飛行記錄器”。從生理學(xué)觀點(diǎn)來看，長時(shí)間存在的circRNA可能作為具有蛋白編碼潛能的存儲(chǔ)庫。一經(jīng)發(fā)育改變或脅迫，這些存儲(chǔ)器可能被翻譯為調(diào)節(jié)脅迫響應(yīng)或生理改變的蛋白質(zhì)。突觸中circRNA的本底翻譯可能是非常重要的。因?yàn)閏ircRNAs結(jié)合與RBPs，如miRNAs一樣，circRNAs可能通過結(jié)合，呈遞和釋放它們的貨物到特殊胞內(nèi)區(qū)室而發(fā)揮作用。

更進(jìn)一步地考慮到circRNAs存在于囊泡，它們可以被運(yùn)輸?shù)秸麄€(gè)身體，然后被特殊組織接收，作為信號(hào)分子發(fā)揮作用。另外，一個(gè)circRNA可以承載1個(gè)或幾個(gè)貨物分子（miRNA，RBPs），因此可以作為藥物運(yùn)輸釋放的載體。

4.結(jié)論與未來

本文綜述里過去的研究，表明circRNAs具有多種功能，可以作為蛋白腳手架，招募其他類型RNA，并且通過結(jié)合miRNAs影響轉(zhuǎn)錄沉默、翻譯和特異mRNA的降解；神經(jīng)元中circRNAs的不對稱分布暗示了直接細(xì)胞間運(yùn)輸?shù)目赡苄裕籧ircRNAs能夠編碼從多肽到蛋白，雖然目前并不知道絕大多數(shù)可能的蛋白的生理功能，很有可能他們會(huì)與其宿主基因線性RNA編碼全長蛋白共享某些能力。由于RNA技術(shù)的穩(wěn)步發(fā)展，我們預(yù)計(jì)接下來circRNAs領(lǐng)域?qū)?huì)有長足的發(fā)展。進(jìn)一步的對circRNAs定位，轉(zhuǎn)運(yùn)，活細(xì)胞內(nèi)降解，完整的circRNAs相互作用組，以及單細(xì)胞圖譜的理解都將在這個(gè)領(lǐng)域取得進(jìn)步。