農(nóng)學(xué)院樊龍江教授團(tuán)隊(duì)植物環(huán)化RNA(circRNA)研究取得進(jìn)展
時(shí)間：2021-04-13 08:07:02學(xué)院：農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)院學(xué)校：浙江大學(xué)
農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院樊龍江教授團(tuán)隊(duì)在植物非編碼環(huán)狀RNA（circular RNA；circRNA）方面取得最新研究成果“PlantcircBase: a database for plant circular RNAs”，在線發(fā)表在Molecular Plant（5年IF=6.885），論文鏈接：http://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(17)30074-6。這是該團(tuán)隊(duì)整合自身和其他研究團(tuán)隊(duì)鑒定的植物circRNA而建立的國際上首個(gè)植物circRNA數(shù)據(jù)庫。該數(shù)據(jù)庫提供了最為完整的植物circRNA基因集和circRNA-miRNA-mRNA互作信息、circRNA可視化、circRNA預(yù)測(cè)等工具。該團(tuán)隊(duì)最近三年在植物circRNA領(lǐng)域持續(xù)開展研究工作，已連續(xù)在Bioinformatics、New Phytologist、RNA Biology等刊物上發(fā)表多篇論文。
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圖1??PlantcircBase主頁（http://ibi.zju.edu.cn/plantcircbase/）
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circRNA是一類呈封閉環(huán)狀結(jié)構(gòu)的、不易被RNA外切酶降解的非編碼RNA分子，是近年來RNA研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。其實(shí)早在30多年前circRNA已被發(fā)現(xiàn)，但是由于實(shí)驗(yàn)條件與技術(shù)的限制，最初的circRNA被認(rèn)為是轉(zhuǎn)錄的“垃圾”和“噪音”。直到近5年，circRNA的合成機(jī)制和功能才慢慢被揭示。研究發(fā)現(xiàn)circRNA的其中一個(gè)重要功能是作為miRNA海綿（miRNA sponge）：由于circRNA序列上富含miRNA結(jié)合位點(diǎn)，可以在細(xì)胞中結(jié)合相應(yīng)的miRNA，從而影響miRNA靶基因的表達(dá)水平。然而，目前大部分關(guān)于circRNA的研究集中在人類和動(dòng)物上，對(duì)于植物circRNA研究非常少。
樊龍江教授團(tuán)隊(duì)結(jié)合生物信息學(xué)與作物學(xué)專業(yè)優(yōu)勢(shì)，緊跟研究前沿，近年來在植物circRNA領(lǐng)域取得一系列成果：（1）由于目前主要circRNA鑒定方法都是根據(jù)人類和動(dòng)物基因組設(shè)計(jì)，不同方法之間在植物上預(yù)測(cè)的重復(fù)性很差，因此考慮到植物與動(dòng)物基因組和基因結(jié)構(gòu)之間的特征差異，建立一個(gè)專門針對(duì)植物的circRNA鑒定方法和軟件變得非常迫切，對(duì)植物后續(xù)的circRNA特征及功能研究非常重要。樊龍江教授團(tuán)隊(duì)為此開發(fā)了一個(gè)針對(duì)植物circRNA大規(guī)模鑒定的方法及其軟件“PcircRNA_finder”，它可在植物中鑒定出高可信度的circRNA。這是第一個(gè)專門為植物設(shè)計(jì)的circRNA鑒定軟件（Chen et al., 2016, Bioinformatics）；（2）目前所有的circRNA預(yù)測(cè)軟件都只給出該circRNA的起始和終止位置，而circRNA內(nèi)部的序列卻無法確定（可能存在剪切、可變剪切等）。為此，樊龍江教授團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)拼接circRNA序列全長的方法及其軟件“circseq-cup”。利用該方法對(duì)水稻circRNA全長序列的拼接和分析發(fā)現(xiàn)，水稻circRNA普遍存在可變剪切，并且剪切的位置大多在非GT/AG信號(hào)位點(diǎn)（非經(jīng)典剪切位點(diǎn)），這與動(dòng)物中circRNA的剪切位點(diǎn)大多在經(jīng)典剪切位點(diǎn)（GT/AG）不同（Ye et al., 2016, RNA Biology）；（3）樊龍江教授團(tuán)隊(duì)在水稻和擬南芥基因組上大規(guī)模鑒定circRNA，首次闡述了circRNA在植物基因組中普遍存在，circRNA的表達(dá)與其母基因表達(dá)存在關(guān)聯(lián)，并且circRNA在植物中的形成機(jī)制與動(dòng)物和人類中有些不同（Ye et al., 2015, New Phytologist）。同時(shí)，針對(duì)水稻，該團(tuán)隊(duì)在其發(fā)育和產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期，大規(guī)模測(cè)定并鑒定circRNA，累計(jì)獲得了4萬多個(gè)水稻circRNA基因，這是目前最為完整的水稻circRNA基因集。為此，樊龍江教授團(tuán)隊(duì)結(jié)合自身團(tuán)隊(duì)鑒定的水稻和擬南芥circRNA和其他研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表的植物circRNA數(shù)據(jù)，建立了植物上首個(gè)circRNA數(shù)據(jù)庫“PlantcircBase”（http://ibi.zju.edu.cn/plantcircbase/）（Chu et al., 2017, Molecular Plant）。該數(shù)據(jù)庫收集了已發(fā)表的水稻、擬南芥、玉米、番茄和大麥5個(gè)物種的circRNA數(shù)據(jù)，包括已經(jīng)被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的circRNA及其相應(yīng)引物、circRNA-miRNA-mRNA互作信息等。除此之外，該數(shù)據(jù)庫還提供circRNA可視化、circRNA預(yù)測(cè)等工具，為植物circRNA的后續(xù)研究提供了便捷和重要基礎(chǔ)。
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圖2水稻可變剪切形成的circRNA（藍(lán)色內(nèi)圈）
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上述成果發(fā)表的文章清單：
(1)???Ye Chuyu, Chen Li, Liu Chen, Zhu Qian-Hao, Fan Longjiang. Widespread non-coding circular RNAs in plants. New Phytologist, 2015.（http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.13585/abstract）
(2)???Chen Li, Yu Yongyi, Zhang Xingchen, Liu Chen, Ye Chuyu, Fan Longjiang. PcircRNA_finder: a software for circRNA prediction in plants. Bioinformatics, 2016.（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=27493192）
(3)???Ye Chuyu, Zhang Xingchen, Chu Qinjie, Liu Chen, Yu Yongyi, Jiang Weiqin, Zhu Qian-Hao, Fan Longjiang, GuoLongbiao. Full length sequence assembly reveals circular RNAs with diverse non GT/AG splicing signals in rice. RNA Biology, 2016.（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=27739910）
(4)???Chu Qinjie, Zhang Xingchen, Zhu Xintian, Liu Chen, Mao Lingfeng, Ye Chuyu, Zhu Qian-Hao, Fan Longjiang. PlantcircBase: a database for plant circular RNAs. Molecular Plant, 2017.（http://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(17)30074-6）
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