涨姿势 | circRNA,ceRNA傻傻分不清楚!?
circRNA,ceRNA都是RNA分子?
因为名称中都带RNA,所以都是RNA分子。这可不科学。
ceRNA(competing endogenous RNA)是由美国哈佛大学医学院的研究小组于2011年在《细胞》上提出的一项假说,其核心内容:具有相同miRNA应答元件(MiRNA Response Element,MRE) 的mRNA、假基因转录物、lncRNA等转录物通过竞争性结合同种miRNA来调控各自的表达水平,从而影响细胞的功能。近年来多项研究已证实了该假说的真实性。所以,ceRNA并不是一类RNA分子,而是一个假说,一种调控机制。
circRNA(circular RNA, 环状RNA)是一类通常由一个以上外显子构成的环形RNA分子。circRNA具有如下特征:(1)大多数定位于细胞质, 且序列高度保守; (2) circRNA分子呈封闭环状结构,不受RNA外切酶影响,比线性RNA更稳定, 不易被降解; (3)许多circRNA表达水平与线性RNA的表达水平相当, 一些circRNA的表达水平甚至超过它们的线性异构体10倍; (4)大多数来自蛋白质编码基因的外显子; (5)一些circRNA拥有 MRE,能与miRNA相互作用; (6)大部分是非编码RNA。
circRNA是一类高效的ceRNA
circRNA的上述特征使其具备了成为一类高效ceRNA的可能性。几种ceRNA分子间通过竞争性结合共同的miRNA来相互调控各自的表达水平, 从而实现基因表达调控的作用。位于细胞质中的circRNA具有结构较稳定、高丰度表达的特征, 这使它们能发挥ceRNA功能, 较持久、迅速地调控miRNA水平。
图1 circRNA,miRNA,lncRNA,mRNA相互间的ceRNA调控网络
circRNA不仅仅是ceRNA
许多circRNA的表达具有时空特异性, 这暗示circRNA可能具有多种生物学功能。除了与miRNA相互作用外,circRNA至少还可能具有以下3种功能: (1)circRNA通过碱基互补配对直接调控其他RNA水平(图2B);(2)circRNA能与蛋白质结合, 抑制蛋白质活性、募集蛋白质复合体的组分或调控蛋白质的活性(图2C);(3)一些circRNA可作为翻译的模板指导蛋白质的合成(图2D)。
circRNA的前途不可限量
circRNA独特的特征和多样的功能, 使它们在生命科学和医学中具有广阔的应用前景: (1)circRNA作为稳定高效的miRNA抑制剂;(2)circRNA用于稳定地调控RNA结合蛋白(RNA-binding protein, RBP)的活性;(3)circRNA作为稳定的蛋白质合成模板;(4)circRNA应用于RNA干扰;(5)circRNA作为适配体(aptamer)用于高效地结合特定靶标;(6)circRNA作为生物标志物用于疾病诊断及易感性分析。
参考文献
1. Leonardo Salmena, Laura Poliseno, Yvonne Tay, Lev Kats, Pier Paolo Pandolfi. (2011) A ceRNA Hypothesis: The Rosetta Stone of a Hidden RNA Language? Cell, 146(3): 353-358.
2. Xia Tian, Jiang Xiaoming, Chen Xiaomin et al. (2013) Circular RNA: A New Member of Competing Endogenous RNAs. Chinese Journal of Cell Biology, 35(11):1695–1700.