心脏中环状RNA可能发挥重要作用

7月26日，Journal of Molecular and Cellular Cardiology杂志在线发表了德国慕尼黑工业大学Stefan Engelhardt教授的文章，分析了人，小鼠和大鼠不同发育阶段或生理病理状态下环状RNA表达与定位变化情况，结果表明环状RNA与心脏发育，生理和病理过程有非常密切的关系(Werfel et al., 2016)。 

作者选择了不同物种，不同生理病理状态的样品进行分析。大鼠方面选择了新出生大鼠和成年大鼠进行对比，小鼠方面选择了横向主动脉缩窄模型和对照进行比较分析，人方面选择了心力衰竭和对照组进行比较。

图1 心脏环状RNA分析技术流程 （来自(Werfel et al., 2016)）

最终，在三种物种中分别发现了超过9000种以上的环状RNA，其中1288种环状RNA在三种物种的样品中均有发现，说明这些环状RNA具有相对高的保守性。

图2 三种物种心脏环状RNA表达情况 （来自(Werfel et al., 2016)）

作者在新生大鼠心肌细胞（乳鼠心肌细胞，NRCMs）分离胞质与细胞核组分，分别分析环状RNA的表达情况，结果总体表明环状RNA更容易定位于胞质中。

图3心脏环状RNA易定位于胞质 （来自(Werfel et al., 2016)）

作者也利用抗Ago-2的抗体进行了RNA免疫沉淀分析（RIP），以抗HSP90的抗体做对照。作者以NRCMs的样品进行分析，从总体的数据来看，环状RNA与线性RNA结合miRNA的能力没有明显差别。但在RIP实验的结果中，发现了一个丰度较高的环状RNA分子：在Slc8a1基因中对应的环状RNA分子。这个基因编码了Na-Ca离子交换通道蛋白（ sodium-calcium exchanger，NCX1）。细心的读者一定会记得前不久讨论环状RNA编码多肽的文章中曾提到过这个基因。更有趣的是这个环状RNA在本文所讨论的三个物种中均有较高丰度的表达。

图4 心脏来源的环状RNA与线性RNA结合miRNA的能力没有明显差别

 （来自(Werfel et al., 2016)）

作者也分析了环状RNA分子大小与丰度的关系，结果表明分子量越大的丰度往往越低。

图5 心脏来源的环状RNA分子量越大丰度越低（来自(Werfel et al., 2016)）

作者也分析了不同物种及状态下环状RNA的总体丰度分布，发现大鼠中新生大鼠的环状RNA总体高于成年大鼠的。更有趣的是人类心肌组织中环状RNA的总体丰度要比大鼠和小鼠的高。

图6 心脏来源的环状RNA丰度分布情况（来自(Werfel et al., 2016)）

在各个物种所选择的组别中分析环状RNA的分布情况，发现了几个高特异性变化的环状RNA分子。大鼠中发现了Slc8a1、Ttn、Eya3、Scmh1等基因对应的环状RNA，小鼠及人类的组织中Slc8a1和Ttn基因对应的环状RNA在心脏中表达特征非常奇特。这些基因均可作为分析环状RNA与心脏生理病理过程机制相关性研究的理想候选基因。此外，在人的心脏组织中发现了一个特殊的基因：ryanodine receptor 2 (RYR2)，在心脏中该基因对应的环状RNA超过100种，这比较罕见。

总之，从本文作者分析鉴定心脏相关环状RNA的数据中我们可以初步得出结论环状RNA与心脏有密切的关系，但具体机制还需要进一步的探索，尤其是作者鉴定到的几个高度保守的环状RNA分子非常有研究价值。

参考文献：

Werfel, S., Nothjunge, S., Schwarzmayr, T., Strom, T.M., Meitinger, T., and Engelhardt, S. (2016). Characterization of circular RNAs in human, mouse and rat hearts. J Mol Cell Cardiol.

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