【春节特供】circHIPK3 海绵多个miRNA调节细胞生长

摘要

circRNA的特征是共价闭环结构，既不具有5‘至3’极性，也不是多聚腺苷酸化尾。最近，circRNA已被证明作为微RNA（miRNA）海绵来调控基因表达。具体来说，含有70多个常规miR-7-结合位点的circRNA ciRS-7（也称为CDR1as）已被鉴定对miRNA有抑制作用。然而，只有少数这样的circRNA含有多个结合位点来捕获一个特定的miRNA，并且circRNA的功能在很大程度上是未知的。

在人类中，circRNA已在几种细胞系和脑组织中表征。在本研究中，作者从六个正常组织和七个人类癌症组织中通过 RNA测序，鉴定了约27,000个候选circRNA。这些circRNA的分析表明，通常来自给定基因位点存在主要表达的circRNA亚型，并且circRNAs数目是非常丰富的。文章进一步表征从HIPK3基因产生的一个丰富表达的circRNA，称为circHIPK3。 circHIPK3的形成是由于长的内含子互补重复元件。重要的是，作者发现circHIPK3 ，而不是HIPK3 mRNA在人类细胞中起到细胞生长调节的作用。进一步进行荧光素酶筛选，并观察到circHIPK3可以结合多个miRNA，包括众所周知的肿瘤抑制miRNA  miRNA-124。文中的研究结果表明，蛋白质编码外显子可能在人类细胞中的circRNAs表达时发挥重要的调控功能。

结果1：分析人类正常组织和癌组织中的circRNA

首先，文章使用六个正常组织（脑，结肠，心脏，肝，肺和胃）和七个癌组织（膀胱尿路上皮癌（BLCA），乳腺癌，结肠直肠癌（CRC），血管癌（HCC），胃癌（GC），肾透明细胞癌（KCA）和前列腺腺癌（PRAD））的ribosomal RNA-depleted 的RNA测序（RNA-seq）分析来表征circRNA转录物。总共在这些组织中发现了67358个不同的circRNA候选物，其中27,296个这些circRNA包含至少两个不同的反式剪接reads，在本文的研究中确定了19,071个重叠的circRNA和8,225个新的circRNA。值得注意的是，所有研究中共有148,701种不同的人类circRNA候选物，表明circRNA可能含有人转录中最大的RNA家族之一。

这些circRNA转录物的表达分析显示，许多circRNA似乎在各种组织中被特异性表达。类似地，癌症中的circRNAs（SRPBM）的情况通常不同于正常组织。

结果2：人类细胞中circRNA丰度的特征

分析其宿主基因的circRNA数量表明一个基因可以产生多个circRNA。致癌基因PTK2可能产生47个不同的circRNA。本文进一步研究了一个基因位点内circRNA的丰度，发现约50％的宿主基因（1,835 / 3,687）产生了显着更高的表达的circRNA。该结果表明，一个基因座通常存在主要表达的circRNA亚型。

对于这些circRNA，文中根据跨越反式剪接reads的数量以及代表线性剪接reads的数目估计了5'端或3'端的circRNA的成环比（CR）。这些位点的CR大幅度变化，在某些情况下线性剪接产物不存在。当使用CR和SRPBM的较严格截止值（5'CR>0.2; 3'CR>0.2; SRPBM>1）时，观察到990个高丰度circRNA，其中许多是比它们的线性亚型具有更高的表达水平。分析这些circRNA显示侧翼内含子明显长于其他circRNA。

 

总之，文中的研究提供了在不同的人正常和癌组织中的circRNA的描写。 RNA环化的鉴定扩大了对人转录组复杂性的理解。进一步表征和功能评估了源自HIPK3基因的外显子2的丰富的circRNA。研究结果表明，环化蛋白编码外显子可能通过海绵状miRNAs发挥额外的调控功能。总而言之，这些证据表明转录组的多样性水平及其在人类细胞中的调节。

参考文献：

Circular RNA profiling reveals an abundant circHIPK3 that regulatescell growth by sponging multiple miRNAs.