circRNA如何调控转录？

环状RNA（circRNA）调控靶基因的机制包括海绵吸附miRNA调控RNA稳定性或翻译，与蛋白互作调控蛋白质功能，编码蛋白发挥作用，与DNA或转录因子互作调控转录等。本期主要聊一聊circRNA的调控转录。

circRNA转录调控机制启动子区域是转录调控中研究最广泛的特定区域。circRNAs可以通过与RNA聚合酶II (Pol II)结合、募集蛋白质或形成R-loop靶向宿主基因的转录调控区域，从而正向或负向调节宿主基因的转录。

图1 circRNAs在转录水平上调控宿主基因的表达。[1]

01结合poly II促进宿主基因的转录活性

ciRNA（内含子环状RNA） ci-ankrd52、ci-mcm5和ci-sirt7主要富集于其宿主基因的转录位点，这些位点与RNA Pol II介导的转录延伸有关，是宿主基因的正向转录调控因子，可增强宿主基因的表达。[2]

circEIF3J和circPAIP2这两个EIciRNA（外显子-内含子环状RNA）能与RNA Pol II、U1 snRNP和宿主基因启动子互作，通过形成正反馈回路以顺式作用方式增强宿主基因的转录水平。[3]

02招募蛋白质调节宿主基因的表达

某些circRNA上存在高度特异性的蛋白结合位点，可以作为蛋白质诱饵、支架和招募者，将单个或多个蛋白招募到靶启动子的特定区域，从而调节宿主基因的转录激活和表达。这些蛋白质类型包括RNA结合蛋白(RBP)、DNA去甲基化酶和DNA甲基转移酶。

募集蛋白激活宿主基因转录

circ-CUX1可与EWS RNA结合蛋白1 (EWSR1)结合，促进EWSR1与MYC相关锌指蛋白(MAZ)互作，诱导MAZ的转录激活及宿主基因CUX1和其它相关基因的转录调控，从而促进有氧糖酵解和神经母细胞瘤的恶性进展。[4]

circRNA FECR1可通过招募DNA去甲基化酶TET1，结合宿主基因FLI1启动子，诱导DNA去甲基化。此外，circRNA FECR1还结合并下调DNA甲基转移酶DNMT1，诱导启动子CpG岛的低甲基化激活FLI1转录，从而促进乳腺癌细胞的侵袭能力。[5]

海绵吸附RBP抑制宿主基因的转录

circ-HUR与CCHC型锌指核酸结合蛋白(CNBP)的RGG结构域相互作用，抑制其与HuR启动子的结合，从而抑制HuR的转录，导致其宿主基因HuR下调，抑制体外和体内胃癌的生长和侵袭性。[6]

03形成R-loop调节宿主基因的表达

R-loop是一种特殊的染色质结构，由RNA-DNA杂交和被取代的单链DNA组成，通常由RNA聚合酶停顿或RNA生物发生功能障碍导致。R-loop可以干扰DNA的复制、修复和转录。circRNAs可通过DNA杂交或形成R-loop，提高同源外显子缺陷mRNA的切割效率，这不仅影响线性转录物丰度，还产生mRNA陷阱，从而暂停转录和改善剪接因子。

怎么研究circRNA的转录调控？   

看文献，学思路↓↓↓

标题：hsa_circ_0007919 induces LIG1 transcription by binding to FOXA1/TET1 to enhance the DNA damage response and promote gemcitabine resistance in pancreatic ductal adenocarcinoma [7]

杂志：Molecular Cancer

单位：徐州医科大学附属医院

PS：该研究中RIP试剂盒由吉赛生物提供

环状RNA (circRNAs)在癌症的发生发展和化疗耐药中发挥着重要作用。DNA损伤修复有助于癌细胞增殖和抵抗化疗诱导细胞凋亡。研究鉴定出在耐吉西他滨（GEM）的胰腺导管腺癌（PDAC）组织和细胞中表达上调的 hsa_circ_0007919。hsa_circ_0007919招募FOXA1和TET1降低LIG1启动子的甲基化并促进其转录，进一步促进碱基切除修复、错配修复和核苷酸切除修复。Hsa_circ_0007919通过依赖LIG1的方式促进DNA损伤修复，从而促进GEM耐药，维持细胞存活。

主要研究思路

NGS：hsa_circ_0007919在GEM耐药PDAC组织中显著上调

细胞实验：hsa_circ_0007919调控细胞增殖/凋亡，及GEM的敏感性

RNA-seq：LIG1与hsa_circ_0007919表达呈正相关

细胞实验：hsa_circ_0007919诱导LIG1表达，激活DNA损伤修复途径，增强GEM耐药

FISH/核质分离：hsa_circ_0007919主要分布在细胞核

circAtlas/SPP/STRING数据库预测：FOXA1与hsa_circ_0007919/LIG1启动子/TET1

蛋白互作

Co-IP实验：FOXA1与TET1蛋白互作

RIP/ChIRP实验：hsa_circ_0007919可与FOXA1和TET1结合

JASPAR/MethPrimer 2.0数据库预测：FOXA1与LIG1启动子CpG岛区域互作

ChIP实验：FOXA1和TET1与LIG1启动子的-1273至-1411区域结合

荧光素酶报告基因实验：hsa_circ_0007919通过结合FOXA1和TET1增强LIG1的转录

上述研究思路可见，研究circRNA或者其它RNA（如lncRNA）转录调控最关键的技术如下：

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参考文献

[1] Wei J, et al. Understanding the roles and regulation patterns of circRNA on its host gene in tumorigenesis and tumor progression. J Exp Clin Cancer Res. 2023;42(1):86.[2] Zhang Y, et al. Circular intronic long noncoding RNAs. Mol Cell. 2013;51(6):792-806.[3] Li Z, et al. Exon-intron circular RNAs regulate transcription in the nucleus. Nat Struct Mol Biol. 2015;22(3):256-64.[4] Li H, et al. Therapeutic targeting of circCUX1/EWSR1/MAZ axis inhibits glycolysis and neuroblastoma progression. EMBO Mol Med. 2019;11(12):e10835.[5] Chen N, et al. A novel FLI1 exonic circular RNA promotes metastasis in breast cancer by coordinately regulating TET1 and DNMT1. Genome Biol. 2018;19(1):218.[6] Yang F, et al. Circ-HuR suppresses HuR expression and gastric cancer progression by inhibiting CNBP transactivation. Mol Cancer. 2019;18(1):158.[7] Xu L, et al. hsa_circ_0007919 induces LIG1 transcription by binding to FOXA1/TET1 to enhance the DNA damage response and promote gemcitabine resistance in pancreatic ductal adenocarcinoma. Mol Cancer. 2023;22(1):195.