上海生科院揭示反向剪接RNA成環與RNA轉錄的偶聯機制

　　4月19日，國際學術期刊Cell Reports 發表了中國科學院上海生命科學研究院生物化學與細胞生物學研究所陳玲玲研究組與計算生物學研究所楊力研究組最新合作研究論文。此工作深入研究了環形RNA生成與RNA轉錄的偶聯機制，揭示了環形RNA在神經分化過程中表達上調原理。

　　環形RNA是一類通過反向剪接，即下游剪接位點反向與上游剪接位點連接所形成的閉合環狀RNA分子。盡管大多數的環形RNA功能未知，但已有的研究顯示其在基因表達調控中發揮重要功能，如作為 microRNA的分子海綿、調控Pol II轉錄等。另外，研究提示環形RNA在生理過程中同樣發揮重要功能，如在神經分化過程中，大量環形RNA分子表達水平升高，提示環形RNA有可能在此過程中發揮作用。介導環形RNA形成的反向剪接需要依賴于順式調控元件（上下游內含子中的反向互補序列）及反式作用因子，通過與pre-mRNA順序剪接競爭形成環形RNA分子。深入了解環形RNA的形成過程及其自身調控將為研究人員進一步了解環形RNA的功能提供幫助和奠定基礎。

　　該工作利用和發展4sUDRB純化新生轉錄本系統監測環形RNA生成與RNA聚合酶Ⅱ轉錄的動態偶聯過程，首次證明細胞內反向剪接RNA成環與順序剪接相比發生效率非常低；大多數RNA成環發生在轉錄后水平；能夠發生RNA成環的基因較非成環的基因轉錄速度更快，提示外顯子RNA成環效率與其所在基因的RNA聚合酶II轉錄速度相偶聯。利用基因組編輯技術內源敲除順式調控元件，發現即使加快基因轉錄速度仍無法誘導RNA成環，進一步表明環形RNA是細胞精細調控的產物。值得一提的是，此項工作還證明環形RNA閉合環狀的特殊結構賦予其高穩定性的特點，使之成為一種半衰期極長的“不朽的環形RNA (immortal circRNA)”。因此盡管環形RNA在轉錄水平產生效率較低，但通過累積效應可以達到較高的表達水平。而這一研究結果也在理論水平解釋了人源胚胎干細胞神經分化過程中環形RNA表達顯著上調這一現象，即神經細胞極慢的分裂速度推進了環形RNA在神經細胞中的累積。這一以實驗數據為基礎的系統研究，豐富了人們對環形RNA的認識，闡釋了環形RNA生成與RNA轉錄的關系，為進一步研究環形RNA的功能作用奠定了基礎。

　　該工作在研究員陳玲玲和楊力共同指導下，主要由陳玲玲組博士研究生張楊和楊力組研究助理薛尉完成。該項研究得到了國家基金委、科技部、中科院的經費支持。