环状RNA(circRNA)是一类单链、共价闭合的RNA分子。在从病毒到动植物中普遍存在。与传统的线性mRNA 不同,circRNA 分子中不存在 5' cap 和 3' poly-A 尾。相反,分子两端之间的反向连接形成了环状结构,使其不受RNA外切酶影响,表达更稳定,不易降解。CircRNA 具有多种生物学功能,包括 充当转录调节因、microRNA 海绵、RNA 结合蛋白 (RBP) 海绵,通过与前 mRNA 剪接竞争的基因调控,以及外显子-内含子环状 RNA 的亲本基因调控。这些典型特征使其在疾病研究中的应用备受关注,特别是作为癌症诊断的潜在生物标志物。
图1:circRNA的形成
CircRNA的形成
CircRNA研究流程:
circRNA 研究的快速增长归功于 RNA-seq技术的快速发展。在circRNA 测序流程中,从细胞或组织中提取的total RNA经过质检后,需要对total RNA 核糖体RNA进行去除处理(启衡星动物、植物通用型核糖体RNA去除试剂盒可以提高最佳的解决方案),然后,再用RNase R将线性RNA消化。链特异性文库的构建然后进行测序及数据分析(图2)。
案例分享
案例分享一:赵方庆团队揭示circRNA促进相的分离调控肿瘤发展分子机制
赵方庆团队的研究报道了circRNA circVAMP3通过促进CAPRIN1蛋白相分离,在细胞内形成应激颗粒 (stress granules) 以阻止c-Myc mRNA的翻译,进而抑制肝细胞性肝癌 (HCC) 的发生发展。该工作首次证实了环状RNA可以通过发挥分子骨架的功能促进相分离形成,从而调控肿瘤的增殖与迁移过程,为恶性肿瘤的研究提供了新的分子标志物和治疗靶点。
首先,该团队通过对20对肝癌及癌旁样本的RNA-seq数据进行挖掘,筛选到了在肝癌中表达显著下调且其母本基因变化不大的环状RNA——circVAMP3。circVAMP3由VAMP3基因的第3、4外显子通过反向剪接成环,具有与线性VAMP3基因截然不同的表达模式,并且与患者的预后显著相关。研究人员利用RNA干扰技术,通过体内外功能实验证明了circVAMP3具有抑制HCC细胞增殖和迁移的作用 (图3) 。
图3. circVAMP3的分子特征以及对HCC的抑制作用。
其次,他们对circVAMP3调控肝癌发生的机制进行了深入探究。通过对circVAMP3互作分子的筛选发现,circVAMP3可以作为分子骨架与CAPRIN1蛋白的RGG结构域结合,进而招募CAPRIN1-G3BP1复合物,导致蛋白聚集并发生相分离,在细胞中促进应激颗粒的形成。尽管先前的研究表明线性RNA可调控蛋白相分离过程,该研究首次证实了环状RNA也可通过聚集蛋白促进相分离的发生 (图4) 。
图4. circVAMP3促进CAPRIN1蛋白相分离和细胞内应激颗粒形成
随后,研究人员进一步发现circVAMP3通过抑制c-MYC蛋白的翻译,进而抑制肝癌细胞的增殖和迁移。通过共定位研究揭示了circVAMP3通过应激颗粒抑制c-Myc翻译的分子机制 (图5)。非常有意思的是,除了在肝脏中,circVAMP3在其他组织中 (如脑、胃、结肠、脾脏、肺、甲状腺、肾脏等) 也可以广泛表达,并且其在对应的肿瘤组织中表达量均发生下调。研究人员进一步对不同组织不同肿瘤细胞系对circVAMP3进行干扰实验,发现均可以抑制肿瘤细胞的增殖和迁移,这提示circVAMP3广泛参与了不同类型的肿瘤发生发展的普适性调控,以及其可能成为肿瘤研究共性靶标分子的潜力。
图5. circVAMP3抑制c-Myc的翻译,并在其他癌症中发挥其抑癌功能。
circCAMSAP1通过正向 SERPINH1/c-Myc 反馈促进 NPC 增殖和转移的示意图。
哺乳动物通用型rRNA去除试剂盒SP-ribo-Poolfor Pan-Mammal
——为哺乳动物样本提供更好的RNA-seq解决方案
哺乳动物中rRNA占比非常高,可高达95%以上,极大的限制了RNA-seq实验中感兴趣RNA的 检测灵敏度。哺乳动物通用型ribo-Pool为去除样本中的细胞质rRNA(28S, 18S, 5.8S & 5S)和线粒体rRNA提供了一个通用的解决方案,该试剂盒可用于哺乳动物样本中的rRNA去除。
哺乳动物通用型可媲美单一物种rRNA去除试剂盒的性能、且重复性好
为展示Pan-Mammal Pool试剂盒的性能,分别用哺乳动物通用型rRNA去除试剂盒、大鼠/小鼠、人核糖体去除试剂盒分别对小鼠及人的总RNA进行rRNA去除处理(Input:1 µg)。测序显示rRNA去除效率都高达95-98%(图6),且具有极好的重复性(图6)。
图6:SP-ribo-PooL具有高效的生物重现性和良好的rRNA去除效率。左图:展示了SP-ribo-PooL for Pan-Mammal, mouse/rat 和human分别以1µg人和小鼠total RNA input。测序显示rRNA去除效率都高达95-98%。中:人SP-ribo-PooL生物学重复之间的高重复性。中:小鼠SP-ribo-PooL生物学重复之间的高重复性。
图7. qPCR对rRNA去除效果检测。分别以小鼠和人total RNA作为样本,total RNA input量:1.1 μg;totalRNA:未经过任何处理的totalRNA样本;rRNA去除处理:totalRNA进行rRNA去除处理。
处理后的total RNA取一半RNA进行反转录,未处理的total RNA取0.55 μg进行反转录;随后进行GADPH,18S和28S rRNA基因进行qPCR定量。结果显示,rRNA处理后的样本中18S,28S rRNA丰度极低,试剂盒表现出极好的去除效率。
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