近年来的研究表明，环状RNA（circRNA）在植物的生长发育、营养、抗病抗逆、抗非生物胁迫等方面都发挥着重要的作用。然而，circRNA调节植物中靶蛋白丰度的潜力在很大程度上尚未被探索。
近日，德国吉森尤斯图斯·李比希大学Karl Heinz Kogel等人团队在预印本Research Square上发表文章：Designer antisense circRNAGFP reduces GFP abundance in Arabidopsis protoplasts in a sequence-specific manner, independent of RNAi pathways。研究设计并体外合成了一种反义circRNA，靶向拟南芥内源性GFP，通过剂量依赖性和序列特异性机制显著降低GFP蛋白丰度，调控方式独立于RNA干扰（RNAi）途径。研究表明circRNA有望成为新型农业生物技术。
作用效果
研究基于GFP ORF的二级结构模型和RNAup网络工具测量mRNA可及性，设计并体外合成了一条50nt长的反义circRNA（circRNAGFP），其中30nt中心序列靶向GFP报告基因的ORF且完全互补。然后，将含设计的circRNAGFP转染至拟南芥叶分离的叶肉原生质体中。结果表明，与其相应的线性单链形式linRNAGFP或不含GFP特异性靶序列的circRNA相比，circRNAGFP以剂量和序列依赖性方式导致GFP报告靶蛋白丰度的降低。
用递增浓度的circRNA处理后拟南芥原生质体中GFP荧光的剂量依赖性
用circRNAGFP或linRNAGFP处理后拟南芥原生质体中GFP丰度的免疫印迹分析
作用机制
在RNAi缺陷突变体（破坏DCL、AGO等活性）中，circRNAGFP仍能显著降低GFP蛋白水平，表明其作用不依赖RNAi的Dicer切割或Argonaute介导的沉默。RT-qPCR显示circRNAGFP处理未改变GFP mRNA丰度，提示其作用于翻译阶段而非mRNA降解。
免疫原性
体外合成的circRNA处理，未诱导拟南芥胼胝质沉积、MAP激酶磷酸化或ROS爆发，而双链RNA类似物poly（I:C）显著激活这些免疫标志物。这表明与dsRNA不同，circRNA在植物中可能不会诱导模式触发免疫（PTI）。
总结
团队研究了外源设计和合成的circRNA，可以序列和剂量特异性靶向下调拟南芥内源性GFP报告基因表达，且不依赖RNAi。研究验证了circRNA应用于植物基因和代谢的调控是可行的。circRNA可以通过代谢途径调控改良作物性状或作为作物保护剂起作用，这对今后利用circRNA开发新型的除草剂和抗菌剂具有实际意义，为circRNA在农学上的应用提供了广阔的前景。
原文链接：
https://www.researchsquare.com/article/rs-6210949/v1
该研究验证了circRNA在植物基因调控中的独特优势——序列特异性、低免疫原性及高稳定性，为农业生物技术提供了全新范式，相信将来circRNA有望在医疗、农学、水产养殖、畜牧、环境等更多领域有更广泛的应用。吉赛生物可提供circRNA体外合成的系列工具酶，助力高效的体外转录和circRNA合成，加速circRNA在农学中的应用验证，及在更多领域的应用开拓。
