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综述:环状RNA的多样性、形成机制、功能及以内源性环状RNA为重点的鉴定机制
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月26日 来源:Physiological and Molecular Plant Pathology 2.8
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这篇综述系统阐述了环状RNA(circRNA)作为一类共价闭合环状非编码RNA(ncRNA)的生物学特性,重点解析了其通过反向剪接(back-splicing)形成的内源性亚型(外显子型、外显子-内含子型和内含子型)在基因调控中的核心作用。文章详述了circRNA在动物(如果蝇mbl-circRNA、小鼠Sry-circRNA)和植物中的功能多样性,包括作为miRNA海绵(如人源ciRS-7)、调控神经发育和免疫应答(如NF-90/NF-110相关circRNA),以及在植物抗逆(如水稻抗病、番茄耐寒)中的机制,同时评述了RNA测序、RNase-R等检测技术的优劣,展望了其作为生物标志物和治疗靶点的潜力。
Abstract
环状RNA(circRNA)是一类具有共价闭合环状结构的非编码RNA(ncRNA),其独特的构象赋予其抵抗外切核酸酶降解的卓越稳定性。尽管最初被视为剪接副产物,circRNA现已被确认为真核生物基因表达的关键调控因子。本综述整合了当前对circRNA生物发生、多样性和内源性circRNA功能作用的理解。
Introduction
circRNA的特征在于共价闭合的3′和5′末端,缺乏5′帽和3′聚腺苷酸(poly(A))尾。它们通过前体mRNA的反向剪接形成,其中上游3′剪接位点(ss)与下游5′ss连接。与线性RNA不同,circRNA能够抵抗RNA衰变机制的降解,但其与微小RNA(miRNA)的结合可能通过Ago2介导的切割促进其降解。
Diversity of CircRNAs
circRNA可分为内源性和外源性两类。内源性circRNA进一步分为外显子型、外显子-内含子型和内含子型(图1)。外源性circRNA则主要通过mRNA切割后的反向剪接形成,包括卫星RNA、病毒样RNA颗粒和类病毒。
Discovery of CircRNAs
植物中的circRNA具有独特的生物发生特征,其侧翼内含子区域并未显示出更高的反向互补序列或重复元件的丰度。尽管circRNA在真核细胞中广泛存在,其功能尚未完全阐明。
Identification and Detection Techniques of CircRNAs
circRNA可通过滚环逆转录聚合酶链反应(RT-PCR)检测,但其易受人工假象干扰(图2)。RNA测序和RNase-R分析是更可靠的检测方法,尽管存在区分功能性circRNA与假象的挑战。
Functions of CircRNAs in Human and Animal Specific Developmental Stages, Acting as Biomarkers and Related to Protein Synthesis
circRNA在多种生物发育过程中表现出细胞类型特异性表达(表1)。它们通过调控转录和miRNA功能参与基因表达、疾病进程和蛋白质合成。例如,人源ciRS-7作为miRNA海绵调控神经发育,与阿尔茨海默病和动脉粥样硬化相关。
Functions of CircRNAs in Plant Development and in Stress Responses
circRNA在植物生物学中具有多样化作用(表2)。其闭合环状结构赋予其在逆境条件下的稳定性,使其能够调控生长素信号传导、花发育和果实成熟等过程,并增强对生物和非生物胁迫的抗性。
Conclusion and Future Aspects
circRNA作为ncRNA的重要类别,在真核生物中具有广泛的调控功能。未来研究应优先建立标准化数据库和创新方法,以深化对circRNA在健康和疾病中作用的理解,并探索其在农业生产力中的潜在应用。
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