環狀RNA(Circular RNA,簡稱circRNA)為生物細胞中的一類RNA,由線狀RNA5'端與3'端經共價結合(反向剪接)而形成。有些環狀RNA可編碼蛋白質,有些則為非編碼RNA,大多數環狀RNA的功能均仍未知,過去認為環狀RNA僅是RNA剪接過程中產生的副產物,在細胞中數量不多且序列保守性低,應不具重要功能,但近年許多研究已漸推翻此觀點。
目前人類細胞中已有超過25,000種環狀RNA被發現。有些環狀RNA可能可作為「miRNA海綿」(miRNA sponge)與miRNA結合,使後者無法和目標mRNA結合而阻斷RNA干擾。環狀RNA還可能與一些結合、在細胞中運輸與儲存miRNA等。環狀RNA的調控異常可能與多種癌症和神經退化性疾病有關。
重复的 Alu 元件 序列大约占据人类基因组的 10%。 Alu 元件存在于蛋白编码基因的内含子区域,特别是在形成环状 RNA 的第一个和最后一个外显子附近的两侧内含子中,对 circRNA 的形成具有显著影响。值得注意的是,环状 RNA 两侧内含子中的 Alu 元件必须具有互补序列,因为这种互补性能够形成 RNA 配对结构,从而促进 circRNA 的合成。
RNA 编辑是一种重要的RNA修饰,由ADAR1和ADAR2介导,主要发生在蛋白编码基因的 Alu 元件中。研究表明,ADAR1 和 ADAR2 能以双向方式调控癌细胞中 circRNA 的发生:它们既可抑制某些 circRNA 的形成,也可促进另一类 circRNA 的生成,作用机制包括依赖 RNA 编辑和不依赖编辑的两种方式。 研究进一步指出,关键腺苷位点的 A-to-I 编辑可稳定或破坏反向互补序列(RCMs)之间的碱基配对和 RNA 二级结构,从而分别促进或抑制 circRNA 的生成。,另外D型肝炎與類病毒的基因組也是環狀RNA。
參考文獻
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