描述
circRNAs(Circular RNAs,环形RNA分子)是一类不具有5' 末端帽子和3' 末端poly(A)尾巴、并以共价键形成环形结构的非编码RNA分子。大部分的环状RNA是由外显子序列构成,在不同的物种中具有保守性,同时存在组织及不同发育阶段的表达特异性。由于环状RNA对核酸酶不敏感,所以比线性RNA更为稳定,这使得环状RNA在作为新型临床诊断标记物的开发应用上具有明显优势。
CircRNA的种类按其来源可以归类为以下四种:
1.全外显子型的circRNA;
2.内含子和外显子组合的EICircRNA;
3.内含子组成的套索型ciRNA;
4.由病毒RNA基因组、tRNA、rRNA、snRNA等环化产生的circRN。
技术优势
(1)circRNAs由于是封闭环状结构,所以没有5-3’的极性,也没有polyA尾巴。因此,比线性RNA稳定,不容易被RNA核酸外切酶或者RNase R降解。在健康人的唾液细胞里发现了400种以上的circRNAs。
(2)circRNAs表达丰度差异大,在某些情况下,环状分子是其对应线性mRNA表达丰度的10倍以上。
(3)circRNAs大部分有外显子组成,主要存在于细胞质中,可能有miRNA结合的原件(MREs)。一些含有保留内含子区域的circRNA定位在真核生物的细胞核,可能调控了基因的表达。
(4)circRNAs通常是组织特异性和发育不同阶段特异性的。比如,has_circRNA_2149 只在CD19+白细胞而不是CD34+白细胞、中性粒细胞或者HEK293中表达。一些线虫circRNAs在卵母细胞中表达,在1-或者2-细胞胚胎中不表达。
(5)绝大部分的circRNAs是内源非编码RNAs,只有一小部分是外源的circRNAs,如HDV,含有核糖体进入位点(IRESs)的人工circRNAs。
(6)不同物种间的circRNAs大部分是进化保守的,也有部分是进化不保守的。
总的来说,circRNAs的这些特性决定了它们在转录和转录后的重要作用,也暗示着其可能作为疾病诊断的理想biomarker。
技术路线
先讲miRNA→再讲mRNA→最后circRNA→细胞模型+大鼠模型→IVDD
Step1:选择细胞模型和动物模型
发现临床问题后,确定细胞和动物模型,在细胞、动物模型中来建立临床问题和科学假说的直接联系。
可以取组织或者器官最丰富或者最重要的细胞系或者原代细胞,进行传代培养。
Step 2:先从哪个分子着手呢?miRNA!
先从miRNA入手吧,上可找circ,下可寻mRNA。
测序简单,快速,而且成本低
那接下来就是一顿围绕miRNA的操作了:
Q-PCR、Northernblot:在病人的组织样本中验证一下表达量;以及细胞相关实验
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Step 3:mRNA!
可以选择先讲下游的调控机制:miRNA的下游靶基因
上面说到,正常细胞转染mimics后出现了凋亡。
使用miRNA靶基因预测神器:Starbase
①预测的基因→DAVID的GO和KEGG→凋亡信号通路相关的mRNA若干→凋亡基因。
②miRNA调控靶基因mRNA的表达验证:可以通过荧光素酶报告检测验证结合位点突变miRNA同mRNA靶向互作和细胞相关实验。
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Step 4:CircRNA!
怎么预测miRNA的上游circRNA呢?还是神器Starbase!
又是一顿互作的操作和表型检测
①证明该circRNA确实存在,且和其他转录本区分开:PCR、样本验证、FISH定位
②cricRNA的敲减和过表达:miRNA、mRNA的表达量以及细胞凋亡检测
③证明该circRNA和miRNA互作:CLIP sequence、RIP、pulldown、FISH定位
CLIP测序:检测circRNA中有几个miRNA的结合位点!
RIP实验:评估circRNA和miRNA互作深度
Step 5:大鼠体内验证circRNA的功能
构建动物模型,病理切片
好了,以上就是circRNA研究路线和涉及的实验方法!
Step 6:最后不要忘记假说机制图
研究内容
(1)circRNAs由于是封闭环状结构,所以没有5-3’的极性,也没有polyA尾巴。因此,比线性RNA稳定,不容易被RNA核酸外切酶或者RNase R降解。在健康人的唾液细胞里发现了400种以上的circRNAs。
(2)circRNAs表达丰度差异大,在某些情况下,环状分子是其对应线性mRNA表达丰度的10倍以上。
(3)circRNAs大部分有外显子组成,主要存在于细胞质中,可能有miRNA结合的原件(MREs)。一些含有保留内含子区域的circRNA定位在真核生物的细胞核,可能调控了基因的表达。
(4)circRNAs通常是组织特异性和发育不同阶段特异性的。比如,has_circRNA_2149 只在CD19+白细胞而不是CD34+白细胞、中性粒细胞或者HEK293中表达。一些线虫circRNAs在卵母细胞中表达,在1-或者2-细胞胚胎中不表达。
(5)绝大部分的circRNAs是内源非编码RNAs,只有一小部分是外源的circRNAs,如HDV,含有核糖体进入位点(IRESs)的人工circRNAs。
(6)不同物种间的circRNAs大部分是进化保守的,也有部分是进化不保守的。
总的来说,circRNAs的这些特性决定了它们在转录和转录后的重要作用,也暗示着其可能作为疾病诊断的理想biomarker。
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