研究人員利用CRISPR-Cas13完成對環形RNA功能的篩選和研究

中國科學院上海營養與健康研究所（中科院-馬普學會計算生物學夥伴研究所）研究員楊力研究組與中科院分子細胞科學卓越創新中心研究員陳玲玲研究組、研究員李勁松研究組合作，在Nature Methods上，發表了關於環形RNA研究的最新進展——Screening for functional circular RNAs using the CRISPR-Cas13 system。

外顯子反向剪接形成的環形RNA是一類不具有5' 帽子和3' 尾巴的共價閉合RNA分子，其與對應的線形RNA在一級序列上完全重複。研究人員構建並優化了一系列環形RNA計算生物學研究體系，通過在轉錄組高通量測序數據中尋找環形RNA特異的反向剪接位點，揭示了環形RNA的廣譜表達、其特殊加工機制和功能作用等（Zhang et al，Cell2014；Zhang et al，Genome Res2016；Dong et al，Cell Res2016；Zhang et al，Cell Rep2016；Dong et al，RNA Biol2017；Li et al，Mol Cell2017；Liu et al，Cell 2019；etc）。近期，研究人員還構建了全新的CIRCexplorer3-CLEAR分析流程，通過直接比較環形與線形RNA表達，獲取了具有生物潛能的高表達環形RNA（Ma et al.Genomics Proteomics Bioinformatics2019）。然而，迄今仍沒有一種高效的方法可以在體內直接區分一級序列重複的環形RNA與線形RNA，這影響了針對環形RNA的功能研究。

該研究中，研究人員證明了利用CRISPR-RfxCas13d/BSJ-gRNA系統能夠高效地敲低環形RNA表達，而不影響其親本線形mRNA表達。利用RfxCas13d/BSJ-gRNA可編程的特性，研究人員針對環形RNA開展了全基因組水平的功能篩選。研究人員針對環形RNA的CRISPR-Cas13篩選，構建並測試了一種全新的計算分析流程Cas13d-mediated circRNA screen （CDCscreen，https://github.com/YangLab/CDCscreen），其可以高效地在細胞及小鼠體內捕獲RfxCas13d/BSJ-gRNA篩選陽性的環形RNA功能分子，並用於進一步的調控機制研究。CRISPR-RfxCas13d/BSJ-gRNA篩選、CDCscreen計算分析體系的建立及其應用，為全面和深入理解環形RNA的生物學功能提供了新的技術選擇和理論支持。

分子細胞卓越中心陳玲玲組博士李斯琪、李響博士，營養與健康所（中科院-馬普學會計算生物學夥伴研究所）楊力組博士生薛尉，以及分子細胞卓越中心李勁松組博士生張麟為該論文的共同第一作者，陳玲玲、楊力和李勁松為該論文的共同通訊作者。研究工作得到中科院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金委、Howard Hughes Medical Institute（HHMI）、上海市科學技術委員會和中科院青年創新促進會等的支持。

CDCscreen計算分析流程用於鑑定CRISPR-RfxCas13d/BSJ-gRNA系統具有潛在生物功能的circRNA

來源：中國科學院上海營養與健康研究所