DNA制造RNA，RNA制造蛋白質(zhì)是高中生物學(xué)中學(xué)到的口頭禪。然而，人類基因組計(jì)劃的完成表明，我們擁有的基因比預(yù)期的要少得多。
此外，測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步和RNA圖譜的發(fā)展表明，我們很大一部分的RNA并不編碼蛋白質(zhì)，這表明上述口頭禪可能不是通用的。最初被視為“垃圾”的非編碼RNAs現(xiàn)在已知在健康和疾病中具有許多重要作用。近日，馬里蘭大學(xué)醫(yī)學(xué)院Lan Xiao等人鑒定并發(fā)現(xiàn)了一種新型非編碼RNA，環(huán)狀RNA circHIPK3在腸上皮細(xì)胞中的新作用，circHIPK3源自HIPK3（同源域相互作用蛋白激酶3）基因外顯子2的環(huán)化。
circRNAs是一類缺乏游離3’和5’末端的非編碼RNAs，它們共價(jià)閉合形成一個(gè)連續(xù)環(huán)，以組織和細(xì)胞類型特異性方式表達(dá)，與信使RNA（mRNA）相比具有高度穩(wěn)定性，并具有多種功能。circRNAs首先被發(fā)現(xiàn)充當(dāng)microRNA（miRNA）的海綿，導(dǎo)致miRNA靶向的mRNA表達(dá)上調(diào)。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，circRNAs還發(fā)揮轉(zhuǎn)錄和翻譯控制、螯合和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)、促進(jìn)蛋白質(zhì)之間的相互作用，并且可以被翻譯以產(chǎn)生多肽。鑒于這些廣泛的功能，circRNA表達(dá)失調(diào)與多種疾?。ɡ绨┌Y、心血管疾病和神經(jīng)系統(tǒng)疾?。┯嘘P(guān)也就不足為奇了。考慮到circRNAs以細(xì)胞類型和組織特異性方式表達(dá)，并具有影響細(xì)胞過(guò)程的廣泛功能，因此了解哪些circRNAs及其下游靶標(biāo)調(diào)節(jié)特定組織中的穩(wěn)態(tài)反應(yīng)是一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。
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出于這種考慮，Lan Xiao等人進(jìn)行了一項(xiàng)初步研究以確定circRNAs在腸上皮穩(wěn)態(tài)中的作用。使用由多種微生物敗血癥誘導(dǎo)的小鼠腸上皮損傷模型，Lan Xiao等人鑒定出了~300個(gè)在受損腸粘膜中差異表達(dá)的circRNAs。在這些circRNAs中，circHIPK3可以作為多種miRNAs的海綿，并在癌癥的細(xì)胞增殖中發(fā)揮作用。此外，circHIPK3在哺乳動(dòng)物中高度保守并在人腸上皮細(xì)胞中表達(dá)。作者發(fā)現(xiàn)，circHIPK3表達(dá)降低與腸上皮細(xì)胞增殖減少和創(chuàng)傷后上皮恢復(fù)延遲有關(guān)，進(jìn)一步表明腸上皮細(xì)胞表達(dá)circHIPK3在修復(fù)和穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮作用。使用體外模型增加circHIPK3的表達(dá)而不改變HIPK3的表達(dá)，作者證明了增加circHIPK3的表達(dá)增強(qiáng)了損傷后的上皮修復(fù)；相反地，抑制circHIPK3的表達(dá)抑制了損傷后的上皮修復(fù)。為了在體內(nèi)證實(shí)這些發(fā)現(xiàn)，用circHIPK3慢病毒表達(dá)載體感染小鼠以過(guò)表達(dá)circHIPK3。與體外研究一致，過(guò)表達(dá)circHIPK3的小鼠腸上皮細(xì)胞增殖增加。
CircHIPK3對(duì)于腸上皮的更新是必不可少的
那么circHIPK3是如何促進(jìn)上皮細(xì)胞增殖和修復(fù)的呢？為了解決這個(gè)問(wèn)題，Lan Xiao等人檢測(cè)了增殖相關(guān)蛋白和小Rho GTPases的表達(dá)模式，它們是已知的細(xì)胞遷移調(diào)節(jié)因子。作者發(fā)現(xiàn)，沉默circHIPK3表達(dá)逆轉(zhuǎn)了受傷后Rac1、Cdc42、RhoA和細(xì)胞周期蛋白B1的增加，并降低了p21的水平。使用計(jì)算機(jī)分析發(fā)現(xiàn)，miR-29b是circHIPK3的潛在靶標(biāo)，通過(guò)pull down技術(shù)和miRNA-熒光素酶測(cè)定法證實(shí)了這一點(diǎn)。進(jìn)一步的研究顯示miR-29b抑制了Rac1、Cdc42和細(xì)胞周期蛋白B1的水平，這表明在某種程度上circHIPK3通過(guò)充當(dāng)miR-29b的海綿阻止Rac1、Cdc42和細(xì)胞周期蛋白B1的抑制來(lái)調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞增殖和修復(fù)，并且通過(guò)尚未發(fā)現(xiàn)的機(jī)制調(diào)節(jié)RhoA、p21和p27。
這些研究首次確定了circRNAs如何調(diào)節(jié)腸上皮修復(fù)。CircHIPK3在損傷后增加，表明這是一種生理反應(yīng)，并且尚未確定啟動(dòng)這種反應(yīng)的circHIPK3誘導(dǎo)物。值得注意的是，Lan Xiao等人檢測(cè)了炎癥性腸病患者和敗血癥患者腸道中circHIPK3的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)與小鼠損傷模型相比，circHIPK3表達(dá)降低了，這可能反映了對(duì)不同類型損傷的反應(yīng)差異，也可能反映了circHIPK3的表達(dá)失調(diào)導(dǎo)致了這些疾病過(guò)程。鑒于circRNAs是穩(wěn)定的，可以在體液中找到，并且正如這里所見(jiàn)，在疾病中有不同的調(diào)節(jié)，它們可能具有作為生物標(biāo)志物的潛力。circHIPK3與調(diào)控多個(gè)基因和過(guò)程的miR-29b的相互作用，突出了非編碼RNAs的強(qiáng)大作用和非編碼RNAs之間的相互作用，以及我們最初的DNA制造RNA，RNA制造蛋白質(zhì)的概念是不完整的。
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參考文獻(xiàn)：
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