十二月上旬circRNA相关研究文献也有不少惊喜,无论是综述还是研究论文,circRNA跟lncRNA研究有了更进一步联系,反映了转录组学在ncRNA研究领域的广泛渗透,像circlncRNAnet数据库的公布进一步整合在线肿瘤TCGA数据库资源,极大方便肿瘤或其他疾病相关的RNA分子数据挖掘,也更利于将单个lncRNA或circRNA分子放在更宽广的知识背景下准确推断其功能和机制。下面我们来逐一查看相关文献。

1、整合lncRNA和circRNA的功能网络的在线分析数据库

论文题目:circlncRNAnet: An integrated web-based resource for mapping functional networks of long or circular forms of non-coding RNAs.

杂志:Gigascience影响因子7.5分

通讯作者单位:台湾长庚大学和长庚纪念医院

circlncRNAnet 在线数据库由我国台湾科学家创建的关于lncRNA和circRNA功能研究的数据库,本人试用后发现该数据库非常实用,对科研课题的数据挖掘可以起到事半功倍的作用,是近年来ncRNA领域不可多得的在线友好数据分析工具。具体网站链接

http://app.cgu.edu.tw/circlnc/

总结起来该数据库主要有如下三大优点:

  1. 用户可提交分析自己的lncRNA和circRNA芯片或测序的表达数据;
  2. 整合了TCGA数据库20多个肿瘤类型数据,无需编程实现在线可视化分析;
  3. 分析模块非常丰富,包括lncRNA组织表达热图、箱线图、共表达散点图、circos图,基因功能富集分析GO和KEGG图,还有RBP-RNA结合蛋白网络图,miRNA网络图等;

图注:CirclncRNAnet数据库设计及分析流程示意图

2、RNA剪接的杰作:同一基因既可以形成lncRNA又可以生成circRNAs

论文题目:LncRNAs and CircRNAs from the same gene:Masterpieces of RNA splicing

杂志:Cancer Lett影响因子6.4分

通讯作者单位:中南大学湘雅医学院

LncRNA和circRNA都是近期RNA生物学中热点分子,两种分子广泛参与基因的转录调控,该综述文章作者重点关注同一基因位置起源的lncRNA和circRNA分子,探讨其在人类疾病中的作用机制及模式,并做了深入全面地总结,非常值得一读。

例如:CDR1AS既可以形成线性的长链非编码RNA-lncRNA又可以形成著名的环形circRNA-circCDRS1AS(别名ciRS-7),LncCDR1AS在AML(急性心肌梗塞)患者中表达水平异常升高,可作为急性心肌梗塞的潜在诊断标记物,ciRS-7含有70多个miR-7的结合位点,竞争性结合miR-7后,可影响中脑神经组织发育、提高胰岛素细胞分泌胰岛素、促进结肠癌发生、增加心肌梗塞风险和加剧肝癌发展等多种作用。

染色体9q21处的ANRIL基因既可以形成lncANRIL也可以circANRIL,lncANRIL在众多肿瘤如三阴性乳腺癌、鼻咽癌、宫颈癌、骨肉瘤、甲状腺癌、黑色素瘤、膀胱癌和基底细胞瘤中均存在异常表达。此外lncANRIL在心血管疾病中表达紊乱,失调的lncANRIL可以加速动脉粥样硬化的过程,lncANRIL还可以上调VEGF促进血管生成,lncANRIL的多态性位点rs1333049在肺癌病人中化疗药物顺铂胃肠毒性密切相关,表明在药物耐受方面存在重要作用。

CircANRIL相比于线性分子有更高的表达水平,在冠心病中CircANRIL则可以通过调控核糖体RNA成熟过程,诱导细胞凋亡和抑制增殖,阻止动脉粥样硬化过程。

越来越多的研究揭示lncRNA和circRNA在各类疾病中的重要功能,lncRNA、circRNA快速成为RNA生物学的重要课题,最近多个国家研究者成立的FANTOM学术组织,全面地描绘了lncRNA表达模式图集,其结果显示约有两万种lncRNAs可能编码蛋白质,这一全新的发现表明lncRNAs的研究还有深入的很大空间。今年也有多篇重量级文献报道了circRNAs编码蛋白的功能,包括M6A甲基化可以促进某些circRNA翻译效率,

表1:目前相关临床研究报道的来源同一基因位置的lncRNA和circRNA汇总

表2:lncRNA和circRNAs相关的数据库资源

图1 lncRNA和circRNA特征及分类示意图

图2:lncRNA和circRNA相关功能机制示意图

3、脓毒血症中潜在的ncRNA分子标记物和治疗靶标综述

论文题目:Non-coding RNA: A potential biomarker and therapeutic target for sepsis

杂志:Oncotarget影响因子5.2分

脓毒症(sepsis)是机体在严重感染情况下引起的全身炎症反应综合征,其本质是机体对感染性因素的反应。脓毒症已成为重症监护病人的头号杀手。目前基因组研究表明重症脓毒症患者基因组超过80%的遗传物质发生变化,其中非编码RNA,如miRNAs、lncRNAs和circRNA在人体固有免疫、线粒体功能障碍和器官衰竭中都扮演重要角色。本综述聚焦lncRNAs和circRNAs在脓毒症中的研究进展,从目前研究进展来看,一些circRNA可作为脓毒症的潜在诊断marker或治疗靶标,LPS内毒素诱导表达的环形RNA分子mcircRasGEF1B,可调控ECAM-1基因的mRNA形成,进而保护细胞抵抗细菌入侵。

图注:脓毒症中相关lncRNA和miRNA的作用机制模式图

4、hsa_circ_000984环形RNA分子通过竞争性结合miR-106促进结肠癌侵袭与增殖

论文题目:Circular RNA hsa_circ_000984 promotes colon cancer growth and metastasis by sponging miR-106b

杂志:Oncotarget影响因子5.2分

通讯作者单位:浙江省人民医院

细胞周期素激酶家族核心成员CDK6可促进细胞从G1期到S期,过往研究表明CDK6在多种肿瘤的发生发展过程起作用,据此本文作者选定CDK6基因来源的环形RNA分子hsa_circ_000984作为研究对象, 考察了hsa_circ_000984在结肠癌CRC临床组织标本和细胞中的表达水平,并验证出hsa_circ_000984通过吸附miR-106增强结肠癌的增殖和侵袭能力。

图1注:hsa_circ_000984在结肠癌组织标本和细胞中高表达,并主要集中在细胞质中

图2注:ShRNA敲低hsa_circ_000984后可抑制结肠癌细胞的增殖和侵袭能力

图3注:结肠癌细胞中hsa_circ_000984和miR-106b的表达相关性及结合验证

图4注:hsa_circ_000984竞争性吸附miR-106b释放CDK6的表达

5、环形RNA分子circVRK1抑制乳腺癌干细胞BCSCs的扩增和自我更新能力

论文题目:Circular RNA profile indicates circular RNA VRK1 is negatively related with breast cancer stem cells

杂志:Oncotarget影响因子5.2分

通讯作者单位:上海交通大学瑞金医院和苏州九龙医院

乳腺癌干细胞中circRNAs表达谱模式尚未有研究报道,本研究通过体外微球体实验获得CD44 + CD24 -乳腺癌干细胞,通过RNA-seq高通量测序手段鉴定出8个高表达,19个低表达的circRNAs分子,并进行了Qpcr验证,通过circRNA/miRNA互作网络生物信息学预测,研究者推断circRNA可能通过miRNA sponges作用调控乳腺癌干细胞自我更新,进一步研究发现circVRK1可抑制乳腺癌干细胞BCSCs的扩增和自我更新。

图1注:RNA-seq筛选乳腺癌干细胞相关circRNAs

图2注:敲低circVRK1可以增强干细胞的自我更新能力

6、CircRNAs作为活动性肺结核疾病的诊断标记物研究

论文题目:Potential Diagnostic Power of Blood Circular RNA Expression in Active Pulmonary Tuberculosis

杂志EBioMedicine影响因子3.7分

通讯作者单位:东南大学和安徽蚌埠医学院

上述研究主要考察活动性肺结核患者血液单核细胞PBMC中circRNAs表达谱差异,筛查circRNA分子作为肺结核病人的诊断标记物。

主要研究亮点:1、证明circRNA在人单核细胞PBMCs中大量存在;2、相对于正常人,活性肺结核患者血液单核细胞中存在circRNAs表达紊乱;3、鉴定的7个差异circRNA可作为诊断活性肺结核病人的标记物;

图1注:活动性肺结核患者circRNA标记物筛查技术路线图

图2注:筛选出的7个circRNA联合分析可作为活动性肺结核的诊断maker,AUC曲线面积达0.946

7、永生化食道上皮细胞和恶性食道癌细胞中circRNAs表达谱模式研究

论文题目:Comparative transcriptome analysis of the global circular RNAs expression profiles between SHEE and SHEEC cell lines

杂志:Am J Transl Res影响因子2.8分

通讯作者单位:河南科技大学第一附属医院和河南癌症研究所

该研究采用高通量测序技术考察永生化食道上皮细胞(SHEE)和恶性食道癌细胞(SHEEC)中circRNA的全局表达模式变化,共鉴定出813个显著上调和445个显著下调的circRNAs分子,其中Qpcr鉴定出32个显著差异的circRNAs分子。并构建了circRNA-miRNAs互作网络,其中circRNA9927-NBEAL1可能是一个节点分子。

图1注:高通量测序结果分析circRNAs在基因组上分布情况

图2注:Qpcr验证32个差异表达的circRNAs分子

图3注:PI3K/AKT信号通路中circRNA和miRNA互作子网络

8、环形RNA分子hsa_circ_0000064促进肺癌细胞增殖和侵袭

论文题目:Emerging roles of circular RNA hsa_circ_0000064 in the proliferation and metastasis of lung cancer

杂志Biomed Pharmacother影响因子2.8分

通讯作者单位:南京医科大学附属肿瘤医院

该研究考察了hsa_circ_0000064在50对肺癌患者组织标本中的表达情况,Qpcr实验表明hsa_circ_0000064在肺癌组织中显著高表达,临床相关性分析表明该circRNA与肺癌转移以及肿瘤分级显著相关,表明hsa_circ_0000064在肺癌发生发展可能起着重要作用,进一步的功能实验表明敲低hsa_circ_0000064可抑制肺癌细胞的增殖和侵袭能力,促进癌细胞凋亡,hsa_circ_0000064可能通过调控MMP-2,MMP-9金属蛋白酶发挥促癌作用。

9、骨肉瘤中hsa_circ_0001564的功能研究

论文题目:Circular RNA hsa_circ_0001564 regulates osteosarcoma proliferation and apoptosis by acting miRNA sponge

杂志:Biochem Biophys Res Commun影响因子2.5分

该研究在骨肉瘤组织标本中,通过circRNA芯片筛选到1152个circRNAs上调,915个circRNAs下调,鉴定的来源于CANX基因的hsa_circ_0001564分子相比于癌旁组织,在骨肉瘤中显著高表达。体外细胞实验表明敲低hsa_circ_0001564可显著抑制HOS和MG-63骨肉瘤细胞的增殖能力、诱导细胞周期G0/G1期阻滞和促进凋亡,进一步双荧光素酶实验表明hsa_circ_0001564可结合miR-29C-3P通过miRNA-sponge发挥作用。

图注:circRNA芯片和PCR实验筛选出hsa_circ_0001564分子。

10、牙周膜干细胞分化过程中circRNA和lncRNA表达变化研究

论文题目:Identification and integrated analysis of differentially expressed lncRNAs and circRNAs reveal the potential ceRNA networks during PDLSC osteogenic differentiation.

杂志:BMC Genet影响因子2.3分

通讯作者单位:山东大学口腔医院

研究者在成骨分化条件培养的牙周膜干细胞PDLSC模型中,进行了转录组测序分析,共鉴定出960个lncRNAs和1456个circRNAs,进一步生物信息学分析ceRNA网络发现,147个lncRNAs和1382个circRNAs与148个miRNAs分子共结合情况,竞争性结合的744个Mrna靶基因功能富集分析发现主要与成骨分化相关。

图1注:差异表达的lncRNA和circRNAs分子

图2注:lncRNAs分子 TCONS_00212979 和TCONS_00212984, 以及 circRNA BANP 、

circRNA ITCH通过 miRNA34a and miRNA146a作用于MAPK信号通路调控成骨分化

11、hsa_circ_0001445在肝癌中低表达可能是肝癌的潜在分子标记物

论文题目:The circular RNA hsa_circ_0001445 regulates the proliferation and migration of hepatocellular carcinoma and may serve as a diagnostic biomarker

杂志Disease Markers影响因子2.3分

通讯作者单位:武汉大学中南医院

研究者在73对肝癌患者组织标本中qpcr检测hsa_circ_0001445的表达水平,结果显示hsa_circ_0001445在HCC肝癌组织中显著低表达,体外细胞实验表明过表达hsa_circ_0001445可显著抑制肝癌细胞增殖、迁移和侵袭。临床资料分析表明hsa_circ_0001445在肝癌患者的表达水平显著低于肝硬化、乙型肝炎病人和正常人,可作为潜在分子标记物。

12、NcRNA研究进展综述

论文题目:Current Research on Non-Coding Ribonucleic Acid (RNA)

杂志:genes

得益于高通量测序技术手段日益强大,越来越多的ncRNA分子功能被揭示,该综述文章从RNA序列长度上来划分,大致分为两类长链非编码RNA(lncRNA)和小分子RNA(small RNA),lncRNA由可分为regular longnon-coding RNA, pseudogenes and circular RNA;小分子RNA可分为miRNA、piRNA、YRNA和7SKRNA等,从各类分子起源、检测方法、疾病相关性和潜在功能机制做了较为全面的概述,值得品读。

图1注:基因组上lncRNA的生成示意图

图2注:pubmed中收录ncRNA文献增长趋势图

图3注:lncRNA相关的在线数据库

图4注:circRNA的主要在线数据库

13、口腔癌中ncRNA研究进展

论文题目:A Looking-Glass of Non-Coding RNAs in Oral Cancer

杂志:International Journal of Molecular Sciences影响因子3.2分

通讯作者单位: 罗马里亚“Iuliu Hatieganu” 医药大学

该综述汇总了miRNA、lncRNA以及circRNAs在口腔癌中研究进展,CircRNA-100290在口肠癌中高高表达并通过竞争性结合miR-29,释放下游CDK6表达,调控口腔癌细胞OSCC细胞的增殖能力。CircRNA目前在口腔癌中的研究还不多,相信后续会有越来越多的circRNA成果发表。

图1注:口腔癌中相关miRNA功能

图2注:口腔癌中相关lncRNA功能机制研究图示

参考文献

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[12]Z. Qian et al., “Potential Diagnostic Power of Blood Circular RNA Expression in Active Pulmonary Tuberculosis,” EBioMedicine, 2017.

[13]X. Zhang et al., “The circular RNA hsa_circ_0001445 regulates the proliferation and migration of hepatocellular carcinoma and may serve as a diagnostic biomarker.”

 

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