4月19日，國際學(xué)術(shù)期刊Cell Reports 發(fā)表了中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所陳玲玲研究組與計算生物學(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)機制，揭示了環(huán)形RNA在神經(jīng)分化過程中表達上調(diào)原理。

環(huán)形RNA是一類通過反向剪接，即下游剪接位點反向與上游剪接位點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在生理過程中同樣發(fā)揮重要功能，如在神經(jīng)分化過程中，大量環(huán)形RNA分子表達水平升高，提示環(huán)形RNA有可能在此過程中發(fā)揮作用。介導(dǎo)環(huán)形RNA形成的反向剪接需要依賴于順式調(diào)控元件（上下游內(nèi)含子中的反向互補序列）及反式作用因子，通過與pre-mRNA順序剪接競爭形成環(huán)形RNA分子。深入了解環(huán)形RNA的形成過程及其自身調(diào)控將為研究人員進一步了解環(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)測環(huán)形RNA生成與RNA聚合酶Ⅱ轉(zhuǎn)錄的動態(tài)偶聯(lián)過程，首次證明細胞內(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)錄速度仍無法誘導(dǎo)RNA成環(huán)，進一步表明環(huán)形RNA是細胞精細調(diào)控的產(chǎn)物。值得一提的是，此項工作還證明環(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，使之成為一種半衰期極長的“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，但通過累積效應(yīng)可以達到較高的表達水平。而這一研究結(jié)果也在理論水平解釋了人源胚胎干細胞神經(jīng)分化過程中環(huán)形RNA表達顯著上調(diào)這一現(xiàn)象，即神經(jīng)細胞極慢的分裂速度推進了環(huán)形RNA在神經(jīng)細胞中的累積。這一以實驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)研究，豐富了人們對環(huán)形RNA的認識，闡釋了環(huán)形RNA生成與RNA轉(zhuǎn)錄的關(guān)系，為進一步研究環(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。該項研究得到了國家基金委、科技部、中科院的經(jīng)費支持。