circRNA m6A修飾文獻總結及思路分析

發(fā)稿時間：2020-01-02來源：天昊生物

在2019國自然最全m6A RNA甲基化解析中曾提到“今年m6A RNA甲基化最大的特點是非編碼RNA相關的內容大幅增加，醫(yī)學相關共計47項！”其中一個方向就是circRNA本身發(fā)生m6A修飾或者circRNA作為一個regulator影響其它RNA的m6A修飾，2019年有關circRNA的m6A國自然項目共計11項。

從PubMed中檢索circRNA相關的m6A文章，截止目前僅8篇文章（3分以上）與circRNA相關，這些文章均是在2017年之后發(fā)表的，其中10分以上有5篇文章（今年4篇）。

最早于2017年中科院上海生命科學研究院的科研團隊在Cell Research上首次報道稱“N6-甲基腺嘌呤能夠驅動環(huán)狀RNA分子廣泛的翻譯”，在circRNAs中發(fā)現(xiàn)了一致的m6A motifs，而且單個的m6A位點足以驅動翻譯的起始。而翻譯需要起始因子eIF4G2和m6A reader YTHDF3的參與，甲基轉移酶METTL3/14能夠增強這一過程，去甲基化酶FTO則會抑制翻譯，在熱休克條件下翻譯過程也會增強。進一步通過多聚體分析、計算預測和質譜的方法發(fā)現(xiàn)m6A驅動的circRNAs翻譯過程是廣泛存在的，數百種內源的circRNAs都具有翻譯的潛能。這項工作擴展了人類轉錄組編碼的圖譜，并且表明細胞在應對環(huán)境壓力的反應中circRNA來源的蛋白具有重要作用。

同年哈佛醫(yī)學院的科研團隊在Cell Reports上也發(fā)文稱circRNAs中存在廣泛的m6A修飾，這種修飾具有細胞特異性，雖然與mRNAs分子共享writing/reading蛋白，但是修飾的位點是與mRNAs明顯不同的。m6A circRNAs多來源于那些產生非甲基化mRNAs的外顯子，而轉錄出甲基化mRNAs的外顯子如果生成m6A circRNAs則會表現(xiàn)出不穩(wěn)定性，這一過程也會受到YTHDF2的調控。這篇文章豐富了m6A修飾如何調控circRNAs的知識。

2019年有4篇相關文章，其中韓國團隊發(fā)現(xiàn)了m6A修飾的RNA不穩(wěn)定性的機制是通過核酸內切酶切割實現(xiàn)的，由YTHDF2-HRSP12-RNase P/MRP信號軸完成，不僅是線性RNA分子受其影響，circular RNA也會被這一信號通路降解（Park et al., 2019, Molecular Cell 74, 1–14）。

2019年5月Nature Communications上報道了HPV能夠產生一種環(huán)狀RNA分子circE7，在HPV16轉化的細胞中亦能檢測到circE7。進一步發(fā)現(xiàn)circE7有多個潛在的m6A修飾位點，受METTL3/14調控，主要富集在細胞質中，與核糖體相關，在熱休克條件下能夠產生E7蛋白。這篇文章很好地證實了病毒來源的蛋白編碼的circRNA具有重要的生物學功能，與一些HPV轉化特性緊密相關（Zhao et al., 2019, Nature Communications 24;10(1):2300）。

2019年8月Molecular Cell在免疫方向上發(fā)表了m6A的一項重要成果：人內源性的circRNA上如果發(fā)生m6A修飾會抑制先天免疫；外源的circRNA能夠在體內作為有效的佐劑誘導抗原特異性T細胞激活、抗體生成及抗腫瘤免疫，而m6A修飾會廢除免疫基因的激活及佐劑活性。m6A reader YTHDF2能夠有效地抑制先天免疫。CircRNA免疫與原核DNA限制修飾系統(tǒng)同樣重要，共同將核酸化學修飾轉化為機體的先天免疫（Chen et al., 2019, Molecular Cell 76, 1–14）。

而最近10月份的一篇NC文章更是將circRNA的m6A修飾和腫瘤發(fā)展聯(lián)系起來，徹底點燃了circRNA m6A方向研究的熱情，這篇文章也是被多個公眾號解讀。中山大學腫瘤防治中心謝丹、徐瑞華等課題組發(fā)現(xiàn)環(huán)狀circNSUN2的m6A修飾促進其出核轉運，穩(wěn)定期下游HMGA2從而促進結直腸癌肝轉移。

研究人員首先發(fā)現(xiàn)circNSUN2在結直腸癌伴有肝轉移患者的腫瘤組織和血清樣本中呈現(xiàn)表達上調，并且預示了較差的預后。In vivo實驗證實了circNSUN2在PDX轉移瘤模型中促進了肝轉移的發(fā)生，并且體外實驗也驗證了其促進癌細胞侵襲。更重要的是circNSUN2的m6A修飾促進其出核轉運，通過在細胞質中形成circNSUN2/IGF2BP2/HMGA2這樣一個三元RNA-蛋白復合物，circNSUN2能夠增強HMGA2的穩(wěn)定性從而促進結直腸癌的轉移進展。臨床上，circNSUN2和HMGA2表達水平的上調在肝轉移組織樣本中比原發(fā)的結直腸癌組織更加顯著。這些發(fā)現(xiàn)表明circNSUN2可以作為結直腸癌的預后標志物，同時可能成為未來的潛在治療靶點。

此外還有兩篇2018年的文章，發(fā)現(xiàn)了在C2C12成肌細胞分化中的circRNA表達，并且基于ORFs的數量和m6A motifs預測其編碼潛能（Chen et al., 2018, Cell Cycle）；另外一篇其實不涉及到circRNA本身的m6A修飾，circRNA_104075作為一個ceRNA影響了miR-582-3p和YAP mRNA之間的關系，YAP的3’UTR會發(fā)生m6A修飾，而這一修飾對于mRNA和miRNA之間的影響是必需的。因此circRNA在這篇文章中充當肝癌診斷marker的作用。

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