miRNA海绵研究,一文就够了

2020 / 07 / 232167

编者按

我们在早期的推送中介绍过,circRNA并不是一类冗余的剪切错误产物,而是一类参与多个生命过程单链环状转录本。circRNA的功能包含以下几类:

  • 参与调控转录及剪切过程

  • 驱动假基因形成

  • miRNA海绵及蛋白互作

  • 编码蛋白

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Fig. Potential Functions of circRNAs. Endogenous circRNAs are involved in gene expression regulation through distinct mechanisms. I: the processing of circRNAs affects splicing of their linear mRNA counterparts. II: circRNAs can regulate transcription of their parental genes. III: circRNAs can regulate splicing of their linear cognates. IV: circRNAs can act as miRNA sponges. V: circRNAs can act through associated proteins. VI: circRNAs can be translated. VII: circRNAs are resources for derivation of pseudogenes. VIII: circRNAs are promising biomarkers.

miRNA sponge研究近况

由于特殊的拓扑结构且时空特异表达,circRNA受到越来越多的关注。根据最新的研究报道,circRNA研究主要的落脚点仍是miRNA海绵,并绘制调控网络途径,进而指出circRNA能够成为一个潜在的生物标记物,作为预前指标。比如,

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又比如,我们在前期推送中所展示的简报:

circ_Lrp6 - miRNA-145z 

miR-375 / YAP1 蛋白调控途径 

circAGFG1 - miR-195-5p 

circCSNK1G3 - miR181b / d

CircPSMC3 - miR-296-5p - PTEN

circSETD3 - miR-421- MAPK14 

QKI/ YY1 / p65 / p300 / circ0008150 - miR-381-3p 

等等… 其实还蛮多的。其实circRNA的功能不仅仅局限于miRNA海绵,又或者说大部分circRNA并不具有miRNA海绵功能,那么为什么大家还是那么愿意或者设计验证实验的过程中总是介入miRNA呢?

我想,原因大致有三:

其一,miRNA作为早期真核生物调控者研究比较透彻了,新鉴定circRNA能够与这些明星miRNA或者miRNA所对应的明星mRNA关联上,这份研究报告就容易吸睛,即丰富了原有的调控网络;

其二,circRNA具有海绵功能,也就说“能吸能放”,那么这条研究的实验验证就显得相对于简单,最直接的就是通过互作pull down,或者是通过过表达,检测其中的表达差异。因此,也算能够以简便的方法找到分子之间的关系。

其三,circRNA登场的文章,就是展示与miR-7互作,发表在NATURE,因此,很容易被模仿。

当然,circRNA研究不仅仅局限与此,比如真核调控/可变剪切研究生信工具的开发,等等。

tips

miRNA是一类真核调控中非常重要得非编码RNA,因此借助miRNA,circRNA功能也能够尽快更快的被挖掘。在此,我们来梳理一下miRNA海绵的研究方法:

circRNA与miRNA互作关系主要基于生信预测,目前常用的预测程序有: miRanda, PITA and RNAhybrid等,一般来说会取其中两款或者三款的交集,根据互作的能量,以下参数仅做参考:

  1. total score≥140, total energy < 17kcal/mol;

  2. combined interaction energy (△△G) < 10;

  3. minimum free energy (MFE) ≤ 20kcal/mol.

当然,也可以借助于开发的数据库,比如circBankCSCD 、PlantcircBase 等进行快速检索。


需要注意的是,circRNA海绵可能存在以下几种情况:

  1. 一条circRNA可能具有结合多条不同miRNA的能力;

  2. 一条circRNA也可能具有结合多条相同miRNA的能力;

  3. circRNA与miRNA的互补并不一定是完全匹配的,这种机制可能同时影响由miRNA引导的circRNA降解过程。

体外的湿实验主要关注的分子杂交,体内实验的话就要通过过表达或者基因编辑验证调控关系。