4月19日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Cell Reports 發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所陳玲玲研究組與計(jì)算生物學(xué)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(huán)形RNA生成與RNA轉(zhuǎn)錄的偶聯(lián)機(jī)制，揭示了環(huán)形RNA在神經(jīng)分化過(guò)程中表達(dá)上調(diào)原理。

環(huán)形RNA是一類(lèi)通過(guò)反向剪接，即下游剪接位點(diǎn)反向與上游剪接位點(diǎn)連接所形成的閉合環(huán)狀RNA分子。盡管大多數(shù)的環(huán)形RNA功能未知，但已有的研究顯示其在基因表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮重要功能，如作為 microRNA的分子海綿、調(diào)控Pol II轉(zhuǎn)錄等。另外，研究提示環(huán)形RNA在生理過(guò)程中同樣發(fā)揮重要功能，如在神經(jīng)分化過(guò)程中，大量環(huán)形RNA分子表達(dá)水平升高，提示環(huán)形RNA有可能在此過(guò)程中發(fā)揮作用。介導(dǎo)環(huán)形RNA形成的反向剪接需要依賴(lài)于順式調(diào)控元件（上下游內(nèi)含子中的反向互補(bǔ)序列）及反式作用因子，通過(guò)與pre-mRNA順序剪接競(jìng)爭(zhēng)形成環(huán)形RNA分子。深入了解環(huán)形RNA的形成過(guò)程及其自身調(diào)控將為研究人員進(jìn)一步了解環(huán)形RNA的功能提供幫助和奠定基礎(chǔ)。

該工作利用和發(fā)展4sUDRB純化新生轉(zhuǎn)錄本系統(tǒng)監(jiān)測(cè)環(huán)形RNA生成與RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的動(dòng)態(tài)偶聯(lián)過(guò)程，首次證明細(xì)胞內(nèi)反向剪接RNA成環(huán)與順序剪接相比發(fā)生效率非常低；大多數(shù)RNA成環(huán)發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后水平；能夠發(fā)生RNA成環(huán)的基因較非成環(huán)的基因轉(zhuǎn)錄速度更快，提示外顯子RNA成環(huán)效率與其所在基因的RNA聚合酶II轉(zhuǎn)錄速度相偶聯(lián)。利用基因組編輯技術(shù)內(nèi)源敲除順式調(diào)控元件，發(fā)現(xiàn)即使加快基因轉(zhuǎn)錄速度仍無(wú)法誘導(dǎo)RNA成環(huán)，進(jìn)一步表明環(huán)形RNA是細(xì)胞精細(xì)調(diào)控的產(chǎn)物。值得一提的是，此項(xiàng)工作還證明環(huán)形RNA閉合環(huán)狀的特殊結(jié)構(gòu)賦予其高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，使之成為一種半衰期極長(zhǎng)的“不朽的環(huán)形RNA (immortal circRNA)”。因此盡管環(huán)形RNA在轉(zhuǎn)錄水平產(chǎn)生效率較低，但通過(guò)累積效應(yīng)可以達(dá)到較高的表達(dá)水平。而這一研究結(jié)果也在理論水平解釋了人源胚胎干細(xì)胞神經(jīng)分化過(guò)程中環(huán)形RNA表達(dá)顯著上調(diào)這一現(xiàn)象，即神經(jīng)細(xì)胞極慢的分裂速度推進(jìn)了環(huán)形RNA在神經(jīng)細(xì)胞中的累積。這一以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)研究，豐富了人們對(duì)環(huán)形RNA的認(rèn)識(shí)，闡釋了環(huán)形RNA生成與RNA轉(zhuǎn)錄的關(guān)系，為進(jìn)一步研究環(huán)形RNA的功能作用奠定了基礎(chǔ)。

該工作在研究員陳玲玲和楊力共同指導(dǎo)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(xiàng)研究得到了國(guó)家基金委、科技部、中科院的經(jīng)費(fèi)支持。