号外！又一篇番茄circRNA新鲜出炉啦！

对于各位科研君来说最荣誉莫不是发一篇高影响因子的文章，在文章发表的路上用“跋山涉水”“呕心沥血”等词语形容一点不为过，正所谓“为文章消的人憔悴，衣带渐宽终不悔”！但是随着高通量测序科研的不断发展，文章发表越来越困难，需要做更多的分子生物学实验和个性化分析。另外一种方法就是紧跟最新研究热点。最近几年circRNA研究热潮已然升起，虽然circRNA大规模研究时间不长，但重量级文章陆续在NSC等期刊上发表。今天我们就来看一篇与我公司最新合作发表的CircRNA文章。这篇文章的发表非常迅速，老师是接近11月拿到数据，6月份文章发表，半年的时间就新鲜出炉一篇文章。

中文名: 解析circRNAs作为ceRNA参与番茄乙烯途径

英文名: Integrative analysis of circRNAs acting as ceRNAs involved in ethylene

pathway in tomato

杂志：physiologia plantarum，2017

影响因子：3.33

研究背景

环状RNA（circRNA）是一类特殊的非编码RNA分子，circRNA分子呈封闭环状结构，不受RNA外切酶影响，表达更稳定，不易降解。近年研究表明，circRNA分子富含miRNA结合位点，在细胞中起到miRNA海绵（miRNA sponge）的作用，进而解除miRNA对其靶基因的抑制作用，升高靶基因的表达水平，进而在转录水平上对靶基因进行调控；这一作用机制被称为竞争性内源RNA（ceRNA）机制。

乙烯，是最重要植物激素之一，不仅促进植物的成熟和衰老，而且还参与不同生物或非生物应答等生物学过程。作为跃变型果实模型，番茄被广泛运用于研究乙烯的生物合成和信号转导分子机制。乙烯信号转导途径中的一种转录因子ERF在代谢过程中起到关键作用，例如参与生物或非生物胁迫（高盐，干旱，低温等）应答。ERFs已被考虑作为乙烯信号通路的最后一步，可以调控乙烯控制基因表达。 前人研究结果表明，乙烯合成在正义/反义-LEERF1转基因番茄植株中将受到重大影响。本文旨在通过对野生型番茄与转基因型番茄的对比分析，找到番茄乙烯合成途径是否受到CircRNA的调控。

材料方法

1.实验材料：

野生型番茄成熟果实、转正义-LEERF1植株番茄成熟果实（F）、转反义-LEERF1植株番茄成熟果实(R)

2.测序方法和数据量：

百迈客illumina Hiseq 2500 platform，共3个样本，每个样本至少10G

3.技术路线：

4.研究结果：

1、番茄CircRNAs鉴定

3个样本（野生型、至转正义植株[F]、至转反义植株[R]）分别测得10.28G， 12.28G, 11.14G raw data，与番茄参考基因组进行比对，比对到参考基因组唯一位置的比对效率分别为88%(CK), 90% (F)和89%(R)。

本文中共鉴定出来318个CircRNAs,因CircRNA存在组织特异性，鉴定出来的CircRNAs的数目在3个不同样本中的分布是有差别的（图1.A）。在野生型中只鉴定出来90个CircRNAs，而在F和R中分别鉴定出来的CircRNAs数目分别为164和141个。CircRNAs在参考基因组分布包括外显子、内含子和基因间区，在本研究中得到的CircRNAs仅来源基因组的外显子和内含子区域（图1.B）。鉴定出来的CircRNAs长度大部分处于200–2800 bp中（图1.C），尽管CircRNAs在每条染色体上都有分布，但是在ch01染色体的上的CircRNAs分布密度最高（图1.D）。

图1.A样品间韦恩图；B.circRNA在参考基因组的分布图；C.circRNA长度分布图；D.circRNA染色体密度图

2、番茄circRNA的表达模式

以野生型番茄果实作为对照进行差异分析，发现共有282个CircRNAs的表达量在野生型番茄和F/R植株中是有差异的（DEseq,FC>2）（图2.A），在282个CircRNAs中有182个CircRNAs属于CK_VS_F，其中59个是下调基因，其他为上调基因（图2.B）。野生型番茄和R植株番茄差异基因个数为102个，其中81个是下调基因。

图2.A差异分组间韦恩图；B.聚类热图；

3、来源基因预测和参与乙烯合成作用的CircRNA调控网络（PS.来源基因即形成circRNA的线性基因）

为了进一步研究CircRNAs潜在的功能，作者对CircRNAs的来源基因进行了预测和分析。GO注释结果表明，共有1254个来源基因对参与生物学过程、细胞组分以及分子功能（图3A），同时GO注释结果表明这些来源基因可以参与细胞过程，单个有机体过程，细胞形成过程，细胞器形成过程，结合和催化作用。

在这些来源基因中102个来源基因和39个CircRNAs直接参与乙烯途径，例如基因编码ACC氧化酶基因（ACO），MADS-box蛋白aP2，转录因子AP2，乙烯应答转录因子，转录因子基因（ERF），F-box蛋白，生长素响应因子（ARF）。部分基因间接参与乙烯途径，包括MYB相关蛋白基因，NAC保守域蛋白基因，生长调节因子基因和其它基因等。为了更清楚了解CircRNAs在乙烯途径的作用，作者构建了所有来源基因以及CircRNAss调控网络图，发现这些来源基因主要参与编码ACO, F-Box, MADS-Box, AP2, ERF 和 ARF。

图3.A  GO分类饼图；B GO分类柱状图

图4.miRNA靶基因调控网络图

4.circRNA作为ceRNA来发挥作用

有研究表明circRNA可以作为ceRNA在miRNA调控转录后水平发挥着重要作用。为了证明番茄circRNA是否也是通过海绵机制吸附miRNA从而调控mRNA的表达水平，采用生物信息学的方法预测出61个CircRNA可以吸附47个miRNA，更重要的是某些miRNA的靶基因直接参与了乙烯合成和信号转导途径，例如mir156d-5p的靶基因可以编码F-box蛋白和NAC保守域蛋白。同时，编码F-box蛋白基因，ACC氧化酶同源基因和NAC结构域蛋白的基因是mir156e-5p的靶基因。此外，mir164a，mir164b，mir167b，miR169e，mir172a，miR172b，mir1918，miR394，mir396a，mir396b，mir5303和mir6024都参与乙烯生物合成及其信号转导途径。

小结

1、本文共鉴定出318个CircRNAs

2、CircRNAs的部分来源基因直接参与乙烯途径；

3、CircRNA可作为ceRNA来发挥海绵机制作用吸附miRNA从而调控基因的转录水平

4、这篇文章性价比很高。虽然没有做相关的后续分子生物学试验（包括最常见的Q-PCR）且分析内容几乎是模块化。但文章发表速度快，影响因子相对不错。想告诉发文章的盆友们可以借鉴一下哦~~当然文章作者是先发出了一篇较为简单的circRNA文章，后期应该会进行更深入的分析，在这里我们期待作者更高影响因子的文章！

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