環狀RNA

circRNA由線狀RNA經反向剪接而生成

環狀RNA（Circular RNA，簡稱circRNA）為生物細胞中的一類RNA，由線狀RNA5'端與3'端經共價結合（反向剪接）而形成。有些環狀RNA可編碼蛋白質，有些則為非編碼RNA，大多數環狀RNA的功能均仍未知，過去認為環狀RNA僅是RNA剪接過程中產生的副產物，在細胞中數量不多且序列保守性低，應不具重要功能，但近年許多研究已漸推翻此觀點。環狀RNA因不具5'端或3'端，不會被外切酶切割，在細胞中應較多數的線狀RNA穩定。

目前人類細胞中已有超過25,000種環狀RNA被發現，多位於細胞質中，也有些源於基因內含子的環狀RNA（環狀內含子RNA，簡稱ciRNA）會留在細胞核中調控自身基因的表現。有些環狀RNA可能可作為「miRNA海綿」（miRNA sponge）與miRNA結合，使後者無法和目標mRNA結合而阻斷RNA干擾。環狀RNA還可能與一些RNA結合蛋白結合、由內部核糖體進入位點（IRES）啟動轉譯而編碼蛋白質、在細胞中運輸與儲存miRNA等。環狀RNA的調控異常可能與多種癌症和神經退化性疾病有關。

重複的 Alu 元件 序列大約占據人類基因組的 10%。 Alu 元件存在於蛋白編碼基因的內含子區域，特別是在形成環狀 RNA 的第一個和最後一個外顯子附近的兩側內含子中，對 circRNA 的形成具有顯著影響。值得注意的是，環狀 RNA 兩側內含子中的 Alu 元件必須具有互補序列，因為這種互補性能夠形成 RNA 配對結構，從而促進 circRNA 的合成。

RNA 編輯是一種重要的RNA修飾，由ADAR1和ADAR2介導，主要發生在蛋白編碼基因的 Alu 元件中。研究表明，ADAR1 和 ADAR2 能以雙向方式調控癌細胞中 circRNA 的發生：它們既可抑制某些 circRNA 的形成，也可促進另一類 circRNA 的生成，作用機制包括依賴 RNA 編輯和不依賴編輯的兩種方式。 研究進一步指出，關鍵腺苷位點的 A-to-I 編輯可穩定或破壞反向互補序列（RCMs）之間的鹼基配對和 RNA 二級結構，從而分別促進或抑制 circRNA 的生成。 此外，RNA 編輯還可影響剪接因子的結合，為 circRNA 的調控添加了額外層次。另有研究發現，在 back-splice 位點（BSS）上游和下游內含子中的 Alu 元件中發生的 A-to-I RNA 編輯，會減少人類心臟中 circRNA 的生成。 在心力衰竭患者中，A-to-I 編輯水平顯著下降，導致 circRNA 水平普遍升高，這可能是由於缺乏編輯的 Alu 元件之間具有更強的互補配對能力所致。

除真核生物經反向剪接形成的環狀RNA外，生物還有數種其他生成環狀RNA的機制，例如第二型內含子剪接的產物、某些藻類與古菌生成tRNA過程的中間產物等，另外D型肝炎與類病毒的基因組也是環狀RNA。