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环状RNA在猪中的研究进展

作者：乔木程碧军付晶武华玉吴俊静刘贵生梅书棋彭先文

来源：《湖北农业科学》2017年第24期

摘要：环状RNA（circularRNA，circRNA）对基因的表达有重要调控作用，综述了

circRNA的特征、形成机制及生物学功能，并对近年circRNA在猪中的研究进展进行了归纳总

结。

关键词：环状RNA；分子特征；生物学功能

中图分类号：S828；Q78文献标识码：A文章编号：0439-8114（2017）24-4685-03

环状RNA（circularRNA，circRNA）呈闭合环状，是一类不具有5′末端帽子和3′末端尾

巴的特殊内源性非编码RNA，是目前RNA研究领域的新热点，普遍存在于人、鼠、猕猴、猪

等各类动物体内[1-5]。研究发现circRNA在转录本中实际上所占比例相当大，一些基因的

circRNA表达量至少是其线性转录本的10倍[1]。近年来的研究显示，circRNA在生物的发育

进程中发挥了重要的生物学功能，同时对于基因表达也具有重要调控作用，包括对其亲本基因

及与之结合miRNA的靶基因调控。环状RNA在生物体内非常稳定，在疾病的发生与发展过

程中也扮演着重要角色，这使circRNA的研究具有重大意义。

环状1RNA的发现

1976年，Sanger等[2]利用电镜首先在植物感染的类病毒（Viroids）中发现了这些以共价

键形成的闭合环状单链RNA分子。1990年，首次在真菌细胞中发现其踪迹，Matsumoto等[6]

在酿酒酵母中发现20SRNA没有自由的5′端和3′端，通过电镜观察发现是呈环形的RNA分

子。随后发现从肿瘤抑制基因DCC、人Ets-1基因以及小鼠Sry基因中转录而来的环状

RNA[7-9]。尽管在真核细胞中早已发现了circRNA的存在，但却被视为一种由外显子转录发

生剪接错误而未能引起科学家的关注[9]。

随着RNA测序（RNAsequencing，RNA-seq）技术的发展及生物信息技术的更新和完

善，使生物学家们累积了大量的RNA序列数据，其中一些来自无尾巴的RNA，于是circRNA

的研究成为新热点[1]。近年来，科学家们陆续在哺乳动物中发现了大量内源性、保守且稳定

的circRNA，在动物（人、小鼠、果蝇、线虫、斑马鱼等）、植物（拟南芥）、真菌（酿酒酵

母等）、原生生物（疟原虫等）中的circRNA存在明显的差异[10]。Danan等[11]在古细菌中

发现circRNA大量存在并具有一定的生物学功能，且具有很高的保守性。

环状2RNA的特征

目前已鉴定的circRNA主要有以下特征：①circRNA存在于多种真核生物中，在同种生物

的不同组织中也广泛存在[2-8]。它们在人体细胞中广泛表达，有些circRNA的表达水平甚至超

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过其线性异构体10倍之多[1，12]。②多数具有高度保守序列[1，12]，仅少数在进化上不保守

[13]。③大多数定位于细胞质中，少数定位于细胞核内[13]。④多由一个或多个外显子形成，

少数来源于内含子或内含子片段。⑤大部分是非编码RNA（noncodingRNA，ncRNA）。

⑥circRNA呈闭合环状结构，不具有像线性RNA的5′和3′游离末端，不易被RNA核糖核酸酶

R（RibonucleaseR，RNaseR）分解，与线性RNA相比更稳定[13]。环状RNA的半衰期一般

超过48h，可利用RNaseR消化其他RNA，提纯circRNA[14]。因此RNaseR的处理对

circRNA起富集作用，并成为判定RNA是否成环的一个重要条件。有研究怀疑有少部分

circRNA对RNaseR敏感[15]，还有待证实。⑦部分circRNA拥有miRNA应答元件（miRNA

responseelement，MRE），具有miRNAsponge功能，与miRNA相互作用，调控靶基因的表

达[16]。⑧大多数circR