环状RNA

circRNA由线状RNA经反向剪接而生成

环状RNA（Circular RNA，简称circRNA）为生物细胞中的一类RNA，由线状RNA5'端与3'端经共价结合（反向剪接）而形成。有些环状RNA可编码蛋白质，有些则为非编码RNA，大多数环状RNA的功能均仍未知，过去认为环状RNA仅是RNA剪接过程中产生的副产物，在细胞中数量不多且序列保守性低，应不具重要功能，但近年许多研究已渐推翻此观点。环状RNA因不具5'端或3'端，不会被外切酶切割，在细胞中应较多数的线状RNA稳定。

目前人类细胞中已有超过25,000种环状RNA被发现，多位于细胞质中，也有些源于基因内含子的环状RNA（环状内含子RNA，简称ciRNA）会留在细胞核中调控自身基因的表现。有些环状RNA可能可作为“miRNA海绵”（miRNA sponge）与miRNA结合，使后者无法和目标mRNA结合而阻断RNA干扰。环状RNA还可能与一些RNA结合蛋白结合、由内部核糖体进入位点（IRES）启动转译而编码蛋白质、在细胞中运输与储存miRNA等。环状RNA的调控异常可能与多种癌症和神经退化性疾病有关。

重复的 Alu 元件 序列大约占据人类基因组的 10%。 Alu 元件存在于蛋白编码基因的内含子区域，特别是在形成环状 RNA 的第一个和最后一个外显子附近的两侧内含子中，对 circRNA 的形成具有显著影响。值得注意的是，环状 RNA 两侧内含子中的 Alu 元件必须具有互补序列，因为这种互补性能够形成 RNA 配对结构，从而促进 circRNA 的合成。

RNA 编辑是一种重要的RNA修饰，由ADAR1和ADAR2介导，主要发生在蛋白编码基因的 Alu 元件中。研究表明，ADAR1 和 ADAR2 能以双向方式调控癌细胞中 circRNA 的发生：它们既可抑制某些 circRNA 的形成，也可促进另一类 circRNA 的生成，作用机制包括依赖 RNA 编辑和不依赖编辑的两种方式。 研究进一步指出，关键腺苷位点的 A-to-I 编辑可稳定或破坏反向互补序列（RCMs）之间的碱基配对和 RNA 二级结构，从而分别促进或抑制 circRNA 的生成。 此外，RNA 编辑还可影响剪接因子的结合，为 circRNA 的调控添加了额外层次。另有研究发现，在 back-splice 位点（BSS）上游和下游内含子中的 Alu 元件中发生的 A-to-I RNA 编辑，会减少人类心脏中 circRNA 的生成。 在心力衰竭患者中，A-to-I 编辑水平显著下降，导致 circRNA 水平普遍升高，这可能是由于缺乏编辑的 Alu 元件之间具有更强的互补配对能力所致。

除真核生物经反向剪接形成的环状RNA外，生物还有数种其他生成环状RNA的机制，例如第二型内含子剪接的产物、某些藻类与古菌生成tRNA过程的中间产物等，另外D型肝炎与类病毒的基因组也是环状RNA。