RNA的降解一直是RNA研究中的重要基本机制之一，circRNA同样会受到体内RNA降解机制的调控，但目前对circRNA的降解机制的认识还系统和全面，不断有新的发现（推荐阅读：重磅！Cell杂志再发circRNA研究论文；m6A介导mRNA和circRNA的降解；Cell Discovery：circRNA降解机制新进展）。1月29日，Molecular Cell杂志在线发表了一项RNA降解机制的文章，报道了一种全新的基于RNA结构的降解途径SRD，这种机制对circRNA也起作用（[1]）。
本文主要发现UPF1和G3BP1可以介导RNA结构依赖的降解（SRD），这种机制与RNA具体的序列没有直接关系，但与mRNA的3’-UTR的结构有关。一些结构比较复杂的circRNA也可以经过该机制降解。本文的大部分篇幅是介绍如何发现并验证UPF1和G3BP1在mRNA降解中的作用的，仅在最后提到了circRNA也可以与mRNA共享这一降解机制。那么，作者如何发现并证明UPF1和G3BP1在RNA降解中的作用的？可以通过这一机制降解的circRNA有什么特征？
如何发现UPF1和G3BP1介导RNA降解的？
全文首先从UPF1可以结合并解悬RNA的高级结构，并且这些结合的位置常位于mRNA的3’-UTR，由此提出UPF1可能介导mRNA的降解作用，进一步通过分析UPF1结合什么类型的mRNA，这一结合如何调控mRNA的降解，如何通过与G3BP1结合并协同参与靶mRNA分子的降解。
UPF1的CLIP数据（已发表的数据）分析结果表明可被UPF1结合的区域比总RNA的结合自由能更低，具有更多的高级结构。从CLIP的数据中首先挑选了7个3’-UTR 区域结构比较复杂的（HSU）和相对结构简单的（PSU）mRNA基因，这些mRNA的3’-UTR长度接近，可比较性较强。分析敲降UPF1后mRNA的丰度变化，结果显示，3’-UTR结构较复杂的mRNA在敲降UPF1后丰度变化较少，因此得到了初步的结论，UPF1与这类mRNA的降解可能有关系。
图1 UPF1结合3’-UTR结构复杂的mRNA （[1]）
G3BP1和G3BP2均可以与UPF1结合但不与NMD因子有关但与RNA的降解有关。从CLIP数据分析的结果来看，G3BP1也是可以结合3’-UTR结构复杂的mRNA。与UPF1的方法类似，敲除G3BP1也是会导致HSU组的mRNA降解变慢，说明G3BP1与UPF1在3’-UTR结构复杂的mRNA降解过程中有相似的功能。
图2 UPF1调控3’-UTR结构复杂的mRNA的稳定性 （[1]）
UPF1和G3BP1如何介导RNA降解的？
UPF1与G3BP1都参与3’-UTR结构复杂的mRNA的稳定性有关，它们在调控这类RNA降解的机制中是怎样的关系？作者基于单独或共同敲降UPF1和G3BP1，蛋白互作分析证明了UPF1与G3BP1相互作用可以调控靶RNA的降解。有趣的是，作者所发现的这种基于UPF1和G3BP1的RNA降解途径（SRD）与另一种基于3’-UTR的RNA降解机制Staufen-mediated decay （SMD）途径并不相同，因为敲降SMD途径的两个关键因子STAU1和STAU2并不会阻止本文挑选的HSU类RNA降解作用。
图3 UPF1与G3BP1协同靶mRNA的降解 （[1]）
为进一步验证SRD在全基因组水平调控RNA降解的作用情况，作者分析了G3BP1敲除细胞全转录组情况，分析表明受G3BP1敲除影响降解作用的RNA倾向于属于HSU类型的RNA分子，其3’-UTR往往具有更强的碱基互补作用，即更有可能形成更多的高级结构。
图4 受SRD机制调控降解的RNA分子碱基互补情况分析 （[1]）
受UPF1和G3BP1调控降解的circRNA有怎样的特征？
在文章的最后，作者也分析了是否存在受SRD机制调控降解的circRNA。作者首先分析了circBase数据库中所有外显子来源circRNA的二级结构预测情况，其中找出了100个circRNA具有潜在的复杂结构状态，其中有37个在DLD细胞中高表达。分别敲降UPF1和G3BP1分析丰度变化趋势，结果发现，高级结构越复杂的circRNA分子在分别敲降了UPF1和G3BP1后其丰度变化越小，说明存在复杂结构的circRNA分子有可能会受到SRD机制调控。进一步分析表明G3BP1敲除后UPF1敲降不再影响这些circRNA的降解，并且敲降STAU1或STAU2后也不能改变，因此可以排除SMD途径降解的干扰。说明在circRNA中可能存在与mRNA中SRD机制相似的降解途径，但与mRNA中的情况稍有不同，UPF1和G3BP1结合结构复杂和结构简单的circRNA分子的能力略有不同，具体原因还不明确。
图5 受SRD机制调控降解的circRNA分析 （[1]）
本文报道发现了一种新的RNA降解机制，主要基于RNA高级结构实现对RNA分子的降解，SRD机制也可以直接调控circRNA的降解，这增加了我们对circRNA体内调控机制的认识。
参考文献
1. Fischer, J.W., et al., Structure-Mediated RNA Decay by UPF1 and G3BP1. Mol Cell, 2020.