“时光如梭,岁月如流。”蓦然回首,环状RNA已历经十年风雨;曾经的萌芽,现在已经开枝散叶,一眼望不到头。

菜鸡的我,刚把环状RNA的风里雨里的故事弄懂七七八八,ceRNA文章已经漫天飞舞,RBP研究也已经一眼望不到头;心里想着,环状RNA毕竟是非编码,要研究它的翻译还是很难的,文章应该屈指可数。于是,我把键盘敲得哒哒作响,开始搜索环状RNA翻译相关的文章。但不搜不知道,一搜吓一跳:已经有48个环状RNA被发现能够翻译蛋白质并发挥功能,今年已发现了7个!

短短几年,非编码要变成编码了吗?

历史回顾

最初报道内源环状RNA翻译蛋白质的故事还要回溯到2017年,耶路撒冷希伯来大学的一群研究者发现果蝇中许多环状RNA的跨环序列具有很高的翻译潜能,并且能够在Ribo-seq中识别到BSJ;明星分子circMbl(该分子2014年时被发现能够作为母基因MBL蛋白质的海绵形成负反馈通路)也在其中。一系列实验,包括质谱分析,表明circMbl能通过类似UTR的序列诱导翻译机器核糖体结合到环状RNA序列,最终翻译形成多肽序列。

紧接着2018年,张弩教授团队连发3篇环状RNA翻译蛋白质的文章,证实了内源环状RNA能够在人类组织中表达蛋白质。

本以为后续每年只会零星有一些环状RNA翻译成蛋白质的报道,未曾想到,2021年居然报道了17个环状RNA分子能够翻译成蛋白质并发挥功能!

2021年似乎是环状RNA领域大事件集中的一年,这一年里:

• 新冠环状RNA疫苗在小鼠和恒河猴上试验成功;

详情请看:

2022-Cell | 环状RNA用于开发抵抗新冠病毒的疫苗

• 环状RNA体外制备技术正式登上历史舞台,相关公司融资超过7亿美元;

• 纳米孔全长环状RNA测序技术登上生物技术顶刊Nature Biotechnology,并且同一年涌现了4种不同的纳米孔环状RNA建库策略。

详情请看:

环状RNA十周年 | 测序技术篇

上车还来得及吗

看到这么多环状RNA已被报道能翻译,吓得我赶紧查了一下常用的数据库,看看能翻译的环还剩多少。

详情请看:

十年环状RNA | 史上最全!数据库汇总

看到具有翻译潜能的环还有至少几千个时,我也长吁一口气:既然已发现的都有这么多,还有大量未发现的环应该也有不少能够翻译吧。

通过纳米孔全长环状RNA测序,我们可以看到大量新的环状RNA并未被已知数据库收录。

环状RNA翻译的热度是毋庸置疑的,我想主要有以下几个原因:

 首先是稀缺性,从目前的研究成果来看,能够编码蛋白质的环状RNA还是非常稀少的;

 其次环状RNA转化研究开展的如火如荼,这几年靠体外制备技术以及未来的愿景融资和合作就超过了50亿美元,其中非常重要的一项技术就是让环状RNA持续高效地表达蛋白质;

【Engineering circular RNA for enhanced protein production】将环状RNA蛋白质产量提高了数百倍,能够在体内提供更持久的翻译。该文章发表在了生物技术顶刊Nature Biotechnology。

详情请看:

IF 68.164!华人科学家将人工制备环状RNA体外蛋白产量提升数百倍

 另外值得一提的是,环状RNA的翻译发生比较频繁的生理病理过程包括衰老、神经退行性疾病以及癌症,这些都是长期的且资源集中的研究方向;

 根据已发表的文章来看,环状RNA翻译的新肽参与了重要的生物学通路,例如今年发表的一些内容:

– circINSIG1-121与INSIG1相互作用,促进INSIG1的泛素依赖性降解,从而诱导胆固醇的生物合成。

详情请看:

Mol Cancer丨中山大学附属第六医院梁振兴和康亮教授团队解析circINSIG1在CRC的作用与潜在治疗靶点

– circZKSaa与Fbw7复合体与mTOR互作,促进mTOR泛素化降解。

详情请看:

IF41.444!circRNA通过编码多肽抑制肝细胞癌,为肝癌早期诊疗提供帮助

– ……

 当然,非常重要的一点是circRNA 翻译的新肽可以作为治疗靶点,许多肿瘤特异的抗原都来自非编码RNA。

另外,根据近几年国自然中也频频出现环状RNA翻译的项目,看来许多环状RNA翻译的文章已经在路上了。

这里列了一些项目:

 异常可变剪切触发的CIRC-FTO编码新型多肽下调FTO提高mRNA m6A促发心室重构的表观转录机制;

 环状RNA CIRC-EXT1编码新蛋白219aa调控膀胱癌发生、发展和肿瘤免疫逃逸的机制研究;

 CIRC-SLC9A6编码新型蛋白在非酒精性脂肪肝病中的作用及m6A修饰对其调控的研究;

 ……

其实关于环状RNA的翻译,我们所看到的可能只是冰山一角,仍有许多问题值得我们去研究。

最近,一篇发表在Nature的文章Noncoding translation mitigation在某种程度上解释了研究中的一个现象——大量线索都表明某个circRNA能够翻译蛋白质,但是WB就是做不出来:研究表明,大部分非编码RNA会产生疏水C尾,该部位会被BAG6膜蛋白分流复合物捕获,从而导致蛋白质被蛋白酶体降解。比较巧的是,我可能遇到了一个类似的项目,前期数据都表明circRNA有翻译潜能,但WB无法验证;而circRNA pull-down实验显示环状RNA与核糖体蛋白有结合,并且与许多膜蛋白互作。

相关阅读:circRNA pull-down技术&circRNA RIP技术

如何研究

环状RNA翻译的基本研究套路我还是不愁的,这种随便阅读几篇高分文献就能够总结出来。不过,我发现了一张能够比较系统全面总结该研究过程的图,刚好可以作为参考。

参考文献:Circular RNA translation, a path to hidden proteome

相关阅读:T系列-circRNA翻译验证&R系列-IRES活性检测

值得一提的是,Ribo-seq进行环状RNA检测还是非常困难的,目前Ribo-seq文库中核糖体占比非常高,且文库太短仅有~30nt,检测circRNA还是有点大河捞针的感觉。RNC-seq可能作为一个更好的替代。

相关阅读:RNC-seq&Ribo-seq

捋过一遍环状RNA翻译的研究进展后,我心里那块石头终于落地。实际上,环状RNA翻译已发表的研究还是比较少的,我所焦虑的只是对研究现状不够了解,新的可翻译环状RNA以及翻译产物甚至已发表的环都值得挖掘。

现在上车还来得及!

发表评论