近日來自斯坦福大學的研究人員發(fā)布了一項驚人的研究成果：證實環(huán)形RNA分子是人體細胞的基因表達程序中一個非常普遍的特征。這一研究發(fā)現(xiàn)大大顛覆了人們對經典基因表達模式的理解。相關研究論文在線發(fā)表在2月1日《PLoS ONE》雜志上。

研究人員在對幾種白血病樣本及其來自正常人和癌癥患者組織的細胞系進行深度RNA測后，發(fā)現(xiàn)每種檢測組織中均存在一些轉錄物，其序列與基因組不盡相同。這些重排的轉錄物不僅代表了數(shù)百種基因中存在的相當大比例的異構體，還表明這些RNA可能更傾向于形成環(huán)形而非線性結構。

經典的分子生物學理論認為，從DNA模板鏈轉錄出的前體mRNAs會通過RNA剪接除去內含子，形成線性的成熟mRNA分子，最后再翻譯形成蛋白質。直到現(xiàn)在，人們還認為mRNA的普遍特征是由串聯(lián)的外顯子按與基因組中相同的順序呈線性排列組成。在新研究中，研究人員提出，現(xiàn)在是該對傳統(tǒng)的認知——環(huán)狀RNAs是僅存在于小部分人類細胞中的轉錄物——進行修正的時候了。

迄今為止，所有的研究報告均認為人體細胞中環(huán)狀轉錄物的水平遠低于線性分子。然而斯坦福生物化學研究人員Julia Salzman及同事卻對這一觀點持懷疑的態(tài)度。于是他們開始就這一研究方向對轉錄開展檢測研究。研究人員在對來自5名患有急性淋巴細胞性白血病（ALL）患兒的腫瘤樣本進行RNA測序后，結果顯示外顯子發(fā)生了重排，且環(huán)狀RNA剪接也存在于正常人體細胞中。

利用Illumina GAII 對ALL樣品進行末端配對測序，研究人員隨后將生成的讀值與數(shù)據(jù)庫中人類轉錄組外顯子-外顯子連接(exon-exon junction,EEJ)數(shù)據(jù)進行了比對，他們發(fā)現(xiàn)有超過1200種基因轉錄物中存在順序錯亂的外顯子。其中大量的轉錄物代表了基因中存在的相當大比例的異構體。利用RT-PCR檢測，研究人員再度驗證了這些結果。

在更進一步的試驗中，研究人員證實這種外顯子重排現(xiàn)象不僅存在于白血病細胞中，在Hela細胞系及正常人原代血細胞中也有。并且，對3種白細胞類型的RNA測序試驗結果顯示有800多種基因存在重排異構體，約占轉錄物比例的10%。

另外，研究人員對通過公共渠道獲得的HeLa細胞和人類胚胎干細胞的轉錄組數(shù)據(jù)進行分析后，也發(fā)現(xiàn)了1748種非標準序列的外顯子異構體。對小鼠大腦RNA測序數(shù)據(jù)進行分析后的結果證實，這樣的異構體同樣也存在于其他動物中。

通過隨后的統(tǒng)計學及生物化學分析，研究人員推導出這樣的結論，外顯子重排通常形成了環(huán)狀而非線性的轉錄物，數(shù)以百計這樣的轉錄物在細胞中呈高水平表達，甚至在某些情況下水平與標準的異構體相似。

研究人員表示，我們的研究結果表明非經典的RNA剪接模式導致了環(huán)狀RNA異構體，這是一種在人體細胞中普遍存在的基因表達程序。

 “這項研究表明仍有許多重要的基礎生物學項目需要通過實驗檢測結合新統(tǒng)計學及計算機方法來進行探索發(fā)現(xiàn)。這些環(huán)狀RNAs有可能就代表了一種尚未被發(fā)現(xiàn)的生物學過程，”Salzman說。