自2013年爆发性研究以来，环状RNA（circRNA）已从曾经被视作“转录暗物质”或“剪接噪声”的边缘角色，华丽转身为调控基因表达的“明星分子”。尽管目前关于其作为miRNA海绵，与蛋白质相互作用甚至翻译模板的下游功能研究已百花齐放，但现有研究往往忽视了一个更为根本的问题——这些独特的闭合环状分子究竟是如何被细胞精密“制造”出来的？
近日，中国科学技术大学单革教授团队在Trends in Genetics发表了综述文章：“Features and biomedical relevance of circular RNA biogenesis”。
该文系统梳理了不同亚型circRNA的生成机制及其顺式/反式调控网络，并阐明circRNA的表达谱在很大程度上由其生物发生过程所决定。深入理解这一上游机制，不仅是揭示其组织特异性表达规律的基础，更是未来实现体内精准干预及体外circRNA药物设计的关键所在。
circRNA的亚型分类、分子来源及亚细胞定位
在动物细胞中，根据来源、组成结构及亚细胞定位的差异，circRNA主要被划分为四大类，且各自遵循独特的生成体系：外显子circRNAs(ecircRNAs)主要由外显子经反向剪接构成，多分布于细胞质中；外显子-内含子circRNAs(EIciRNAs)则在成环过程中保留了部分内含子序列，主要定位于细胞核，与转录调控密切相关；内含子circRNAs(ciRNAs)衍生自线性剪接产生的内含子套索（Lariat），同样主要存在于细胞核内；而线粒体基因组编码circRNAs(mecciRNAs)则是由线粒体基因组转录而来，定位于线粒体或细胞质中，展现了独立于核基因组的另一套复杂调控逻辑。
反向剪接的分子机制与竞争动态
大多数核编码circRNA（ecircRNA和EIciRNA）源于反向剪接，这一过程与经典线性剪接相互竞争，受控于精密的分子调控网络。顺式作用元件构成了环化的物理基础，特别是内含子中的互补重复序列（如Alu元件），通过互补配对形成二级结构，在空间上将远端剪接位点拉近。反式作用因子则作为动态“开关”决定了环化的时空特异性：QKI、MBNL1等激活因子促进环化，而DHX9、ADAR1（通过编辑破坏序列配对）等则抑制环化。正是这种“顺式基础+反式开关”的协同机制，赋予了circRNA远高于线性mRNA的组织及疾病特异性表达特征。
EIciRNA、ciRNA与mecciRNA的独立发生机制
除主要依赖反向剪接的ecircRNA外，其他亚型展现了更为独特的生成策略。EIciRNA的生物发生涉及非随机的内含子保留，这些保留内含子通常具备短序列及高GC含量特征；SRSF1作为关键负调控因子，通过促进内含子剪接移除抑制其生成，该抑制作用在神经分化过程中随SRSF1下调而解除。ciRNA源于线性剪接副产物——内含子套索的“逃逸”，特定序列特征（如5’端GU富集和分支点附近C富集）使其能抵抗DBR1的降解，进而加工成环。mecciRNA则由线粒体基因组转录，其生成虽机制未明，但常与侧翼8nt重复序列相关，且可能受hnRNPM等核编码蛋白的跨亚细胞结构调控，体现了核-线粒体间的紧密通讯。
图1 CircRNA亚类的生物发生机制及RNA结合蛋白的生物医学相关性
生物发生机制的研究方法论
综述重点梳理了捕捉circRNA生成动态的两大技术路径。在检测层面，高通量测序结合RNase R富集仍是鉴定的金标准，其中三代测序（TGS）在解析全长结构上展现出显著优势。在机制探究中，双荧光报告系统提供了有力的分析手段：ME-circRNA系统（多外显子）可还原线性与反向剪接的生理竞争动态；而SE-circRNA系统（单外显子）则成功将两者解耦，为筛选反向剪接特异性调控因子提供了无干扰的纯净平台。
图2 用于研究CircRNA生物发生的两个报告系统
致病机理与精准干预
circRNA生物发生机制的紊乱是多种疾病的重要诱因，例如U2AF1突变引发MDS中的circRNA异常积聚，ZC3H14缺失导致精子发生缺陷。基于此，靶向生成机制的干预策略正成为转化研究的热点。在体内，通过CRISPR精确编辑顺式元件（如Alu或EIB），可实现不影响mRNA的circRNA特异性敲除；在体外，基于连接酶或核酶自剪接（PIE）系统的合成技术，正推动circRNA作为高稳定性、长效表达的下一代RNA疗法加速临床转化进程。
图3 circRNA的体内操控与体外合成
总结与展望
这篇综述为我们系统解析circRNA的生成逻辑与功能图谱提供了详实的路线图。生物发生过程不仅决定了circRNA的身份特征，更蕴含着干预疾病的关键靶点。深入探究这一成环机理，是实现从基础发现向临床转化跨越的关键一步。随着对细胞内环化调控规律理解的不断深化，未来我们有望实现对特定circRNA的精准“定制”与干预，为开发基于环状RNA的新型疗法奠定坚实的理论基础。
原文链接：
https://www.cell.com/trends/genetics/fulltext/S0168-9525(25)00283-5?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0168952525002835%3Fshowall%3Dtrue