环状RNAs (circRNAs) 是具有动态调控潜能的稳定封闭型非编码RNA分子，circRNAs表达失调可通过其分子海绵作用协调表观遗传修饰，驱动致癌和肿瘤转化。可靠的circRNAs表达谱有助于早期疾病检测，并为基因组特异性个性化医疗提供依据。一篇发表在 Biomolecules 的综述揭示了circRNAs及其生物学功能作为预后和诊断生物标志物的新颖性。

• circRNAs的功能

circRNAs以稳定的共价闭合RNA转录本形式发挥生物学功能，协调多种细胞活动。作为顺式基因组调控因子，circRNAs凭借其结构特性可同时结合互补核酸序列及单一或多种蛋白质。例如，circRNAs可作为miRNA和RNA结合蛋白 (RBPs) 诱饵，从而调控基因表达与翻译后修饰功能 (图1)。针对多种癌症类型的全基因组研究揭示了circRNAs分子表达与基因组调控在病理过程中的活性作用。其作为分子海绵的功能使其在精细调控基因组输出中居于核心地位，能显著影响癌细胞为促进生存而利用的全基因组不稳定性 (图2)。理解癌变组织与非癌变组织、同一恶性肿瘤的不同阶段，以及不同癌症类型中对治疗有反应的患者群体之间出现的差异性基因表达模式，极大地推动了癌症基因组学的创新发展 (图3)。

图1. circRNAs的生理竞争性内源RNA轴。

图2. circRNAs的病理竞争性内源RNA轴。

图3. circRNAs表达模式在诊断、预后及治疗靶点中的应用。

• circRNAs-蛋白质相互作用的鉴定

由于circRNAs的封闭结构，其与RBPs存在独特的相互作用。这些动态相互作用依赖于circRNAs的三级环状结构，影响极其广泛。circRNAs与蛋白质的相互作用分为“蛋白质中心型”与“circRNAs中心型”，分别指特定蛋白质结合circRNAs，或特定circRNAs结合蛋白质。以蛋白质为中心的方法用于鉴定与circRNAs结合的蛋白质。当目标蛋白已知且可评估其占据的环circRNAs抗体结合域时，便采用此类方法。RNA免疫沉淀 (RIP) 程序用于评估预测与蛋白质结合的circRNAs区域。电泳迁移率变动实验 (EMSA) 可进一步探索circRNAs连接位点。该过程通过比较结合与未结合的circRNAs分子来识别蛋白质相互作用。结合的circRNAs分子可通过以蛋白质为中心的测序分析方法进行进一步鉴定。以circRNAs为中心的方法学将采用RNA下拉实验，该技术通过识别与已知circRNAs结合的蛋白质来实现。下拉后，结合蛋白可通过质谱技术进行鉴定，或经鉴定后采用Western blot进行定量比较。后者识别方法常用于过表达或低表达circRNAs的功能评估研究。

• circRNAs-miRNA相互作用的鉴定

RNA-RNA相互作用可以根据序列互补性和杂交能量进行预测。基因表达分析是探索circRNAs预测miRNA靶点的常用方法。circRNAs的过表达或低表达将导致靶miRNA表达的调节。为了确定这种相互作用是否直接相关，可采用荧光原位杂交技术(FISH)对目标circRNAs和miRNA进行单独标记，从而可视化关联关系。在蛋白质为中心的研究方法中，RNA下拉法同样可用于鉴定结合的miRNA。若未知其序列，可通过RNA测序进行鉴定；当circRNAs过表达或低表达时，则可采用qRT-PCR进行表达水平的比较评估。

• 结语

circRNAs分子是极其稳定的转录组元件，且对核酸酶降解具有极强抵抗力。研究发现某些circRNAs能赋予药物耐受性，或协助癌细胞获得治疗耐受机制。因此，当发挥全方位细胞功能的circRNAs出现表达失调时，便成为癌症早期检测、患者预后评估及治疗方案制定中极具前景的生物标志物。功能上，circRNAs已被证实是广泛的分子调控因子。大量研究表明，circRNAs表达模式的失调可协调并促进致癌行为，并导致治疗耐药性。基于差异表达的生物信息学分析显著拓宽了识别具有生物学相关性分子的途径。稳定的分子调控者 (如circRNAs) 已开始揭示癌细胞促进生存的显性与隐性机制，为RNA生物学与癌症生物学领域做出重大贡献。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/2218-273X/14/4/384

• Biomolecules 期刊介绍 

主编：Lukasz Kurgan, Virginia Commonwealth University, USA; Peter E. Nielsen, University of Copenhagen, Denmark

期刊旨在发表包括生物活性和生物源性物质的结构和功能，具有生物学和医学意义的分子机制以及生物材料及其应用等在内的高水平文章。

2024 Impact Factor：3.5

2024 CiteScore：7.7

Time to First Decision：17.2 Days

Acceptance to Publication：2.7 Days

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/biomolecules