RNA是我們遺傳密碼的一部分，存在於人體的每個細胞中。RNA的最廣為人知的形式是一條單鏈，其功能眾所周知，並已得到表徵。但是，還有另一種類型的RNA，即所謂的環狀RNA（circRNA），它們形成了一個連續的環狀結構，因而更穩定且不易降解。
環狀RNA（circRNA）最初是在30多年前發現的，但長期以來一直被認為是mRNA剪接過程的副產物，沒有特定功能。近年來，人們在真菌、原生生物、植物、果蠅、小鼠以及人類細胞中發現了許多circRNA。越來越多的研究表明，circRNA並非mRNA剪接的副產物，而是在細胞中發揮重要作用的一類RNA分子。
大部分circRNA是由蛋白質編碼基因（宿主基因）的外顯子反向剪接產生的，因此，驗證circRNA的功能並非易事，因為敲低circRNA的方法往往也會改變其宿主基因轉錄的線性mRNA的水平。
近日，美國布蘭迪斯大學的研究人員在Cell Discovery雜誌發表了題為：An in vivo strategy for knockdown of circular RNAs的論文。
該研究描述了一種組織和細胞解析度的體內特異性敲低circRNA的方法，利用靶向circRNA特異性反向剪接處的shRNA特異性敲低circRNA，且沒有脫靶效應。
這一策略提供了在細胞和個體水平全面研究circRNA的方法，研究團隊使用該策略首次產生了特定circRNA被下調的果蠅。
外顯子來源的circRNA是一種高豐度的RNA類型，是通過特定外顯子的環化過程產生的，這種過程稱為反向剪接。circRNA以組織和發育階段特異性的方式表達，而與宿主基因的表達無關。
實際上，高豐度的circRNA可以通過使轉錄向circRNA產生偏離來控制順式表達其宿主基因，此外，circRNA還可以與RNA結合蛋白或miRNA結合，來調控基因表達，另外，一些circRNA也能編碼蛋白，這些circRNA編碼的蛋白通常與其宿主基因共享起始密碼子，可能對突觸和肌肉功能很重要。
許多研究表明，circRNA在多種生理活動和癌症等疾病中發揮重要作用，還有研究表明，circRNA可以介導細胞對病毒感染的反應。
circRNA領域的研究和投入越來越多，但circRNA領域仍面臨一個主要障礙：在不改變同一宿主基因產生的線性mRNA水平的情況下，通常很難下調特定circRNA的表達量。
2017年9月，國際頂尖學術期刊Science雜誌曾發表論文，通過Cas9基因編輯技術構建了第一個缺失特定circRNA的小鼠模型，但這一研究的前提是，被敲除的circRNA-CDR1as的宿主基因不表達線性mRNA。
在細胞層面，shRNA可以改變circRNA水平，但是shRNA介導的敲低通常效率低下（尤其是在哺乳動物系統中），並且可能導致線性mRNA轉錄產物出現不希望的敲低。
調控circRNA水平的另一種方法是刪除負責外顯子環化的內含子序列。這種方法在研究單個circRNA功能時可能是一個很好的選擇，但是這種方法很費力，以至於無法用來全面篩選circRNA的功能，此外，這種方法無法區分circRNA的順式和反式功能。
在這項研究中，研究團隊利用了果蠅中miRNA和shRNA系統的功能分離優勢，使用miRNA樣前體作為shRNA載體，產生了特異性靶向反向剪接位點的shRNA。
這樣就能在不改變宿主基因的mRNA水平的情況下實現對circRNA的特異性敲低，為了驗證實際效果，研究團隊用該方法靶向幾種高度表達的circRNA，且驗證了該方法的脫靶效應。檢測結果表明，該方法顯著敲低了circRNA的表達水平，且沒有檢測到脫靶效應，circRNA宿主基因的線性mRNA表達並未受到影響。
該研究描述了用於在體內特異性敲低circRNA表達的平臺，並通過該方法生成了多個果蠅品系，其中特定circRNA被shRNA靶向敲低。此外，該研究觀察到circCtrip對於果蠅的正常發育至關重要。總的來說，這項研究為在個體水平全面評估circRNA功能提供了新方法。
論文連結：
https://www.nature.com/articles/s41421-020-0182-y
來源：生物世界