circRNA是一种共价闭合环状分子，缺少线性RNA5‘端帽子，和3’端多聚腺苷酸结构，对RNA外切酶不敏感。最近对于circRNA的研究越来越火热，其中非常多的研究是肿瘤领域。其作用的分子机制，大多集中在作为吸附分子、吸附蛋白或者RNA。那么circRNA是否参与其他领域的调控？今天给大家分享来一篇circRNA在免疫应答调控的研究。2019年3月发表在Cell的一篇题为《Structure and Degradation of Circular RNAsRegulate PKR Activation in Innate Immunity》【1】的研究揭示了circRNA在固有免疫中发挥的作用及其机制。研究思路作者通过不同的病原体模拟物或者细胞因子刺激细胞后，检测一些circRNA的表达变化。并进一步分析导致这些circRNA发生下调的分子机制，随后又研究了circRNA下调在固有免疫响应中的作用。最后将该调控机制联系到某个疾病，提示该调控机制对于疾病治疗的潜在可行性。实验结果在用一种干扰素诱导剂poly(I:C)刺激之后，作者发现其检测的所有circRNA都发生大幅度的下调，并且其同源的线性mRNA没有明显的下调。进一步对这些细胞测序发现，92.8%的circRNA都发生明显下调。由于poly(I:C)模拟的是病毒的感染过程，作者直接用EMCV病毒对细胞进行处理后测序，发现了大量circRNA也发生下调。这说明circRNA确实参与了病毒感染后细胞固有免疫响应过程（图1）。图1. poly(I:C)和EMCV处理降低整体水平的circRNA随后作者证明了病毒感染后导致circRNA的降解是由激活的RNA内切酶RNA酶L来完成。虽然mRNA也会被RNA酶L降解，但是它可以被快速补充，而circRNA由于其极低的反向剪接效率，其在被降解后无法快速补充。这种整体水平的circRNA降解在固有免疫中究竟扮演什么样的角色呢？作者猜测整体水平的circRNA降解可能会释放某些免疫因子（正常情况下，circRNA吸附该蛋白）。通过一系列circRNA-蛋白结合及竞争实验，作者发现这个被circRNA吸附的免疫因子是PKR。在正常情况下，PKR保持着非磷酸化的失活形式。在感染后，PKR发生自磷酸化，并启动信号转导级联反应，最终导致蛋白合成抑制及IFN细胞炎症因子的激活。已有研究证明PKR的激活需要结合长度超过33bp的双链RNA分子，同时16-33bp的短的双链RNA与PKR结合将抑制PKR的激活。在发现过表达多个circRNA都能抑制PKR的自磷酸化后（图2），作者猜测，在正常情况下circRNA会形成短的双链RNA的二级结构，而这将帮助circRNA与PKR结合，并抑制PKR的活性。通过circSHAPE-MaP(selective 20-hydroxyl acylation analyzed by primer extension and mutational profiling）实验，作者证明了circRNA的这种二级结构（图3）。之后作者又证明了整体水平circRNA的降解是PKR激活所必须的，从而揭示了circRNA在固有免疫响应中的功能。图2. 79bp的dsRNA促进PKR磷酸化，33bp的dsRNA抑制PKR的磷酸化，circRNA POLR2A同样抑制PKR磷酸化最后通过比较系统性红斑狼疮（SLE）病人来源和正常个体来源的PBMC细胞，作者发现SLE来源细胞circRNA明显降低，PKR活性明显上升。这暗示着circRNA可能在SLE中发挥作用，也显示了circRNA作为SLE治疗靶点的潜能。文章亮点本文最大的亮点是揭露了circRNA在固有免疫中起的作用及其分子机制，这篇文章可以看作是证实circRNA参与固有免疫响应的奠基之作。之前的相关文章，只说明了circRNA与固有免疫的相关性，没有具体的机制说明，很难说明强关联性，即是因是果是巧合？除此之外，这篇文章的许多结果都是非常创新性的，包括circRNA的降解途径（RNA酶L激活后降解circRNA）和circRNA的二级结构的确定等。当然这篇文章解开了科学问题，同时也应引起深入的思考。例如，本文研究重点在具有2级结构的circRNA，那么那些不具有这种二级结构的circRNA是否有参与其他的免疫调控呢？RNA酶L降解circRNA的途径外还有其他途径吗？这些都等着我们去进一步回答。图3. circRNA的2级结构总 结随着circRNA相关的研究越来越多，我们发现非常多的研究集中在肿瘤方面，去Molecular Cancer搜索一下circRNA可以看到非常多的相关文章。假如某个circRNA被认为是通过吸附miRNA或者其他蛋白调节下游基因的转录或者翻译，如果这个circRNA同时又是低表达的，我们有理由怀疑，细胞内低拷贝的circRNA是如何达到到这种吸附效果的呢？但是今天介绍的这篇文章给了我们一个启示，对于某个功能的实现，比如抑制PKR的激活，依靠的是许多不同的具有某个共性的一类circRNA而非某一个特定的circRNA。circRNA的功能发挥的分子机制在被不断拓展，也揭示了circRNA作为一类特殊的非编码RNA的重要作用。如果您正在或者即将展开该方面研究，对于circRNA的过表达和干扰靶点设计，载体构建，病毒包装的服务，吉凯基因拥有丰富的经验，成熟的技术，稳定的生产平台，欢迎前来咨询！欢迎扫码垂询⬆️【参考文献】 Chu-Xiao Liu, Xiang Li, et al. (2019). Structure and Degradation of Circular RNAs Regulate PKR Activation in Innate Immunity. Cell 177(4):865-880.

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