黃勝林課題組《Advanced Science》和《Nucleic Acids Research》揭示環(huán)形RNA癌癥特異表達(dá)和作用并構(gòu)建RNA剪接位點(diǎn)數(shù)據(jù)庫
?RNA 剪接（RNA splicing）是真核生物 RNA 轉(zhuǎn)錄后加工的必要環(huán)節(jié)，是導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄組多樣性和復(fù)雜性的關(guān)鍵步驟。不同的 RNA 剪接方式可產(chǎn)生不同類型的剪接位點(diǎn)，包括線性剪接位點(diǎn)、反式剪接位點(diǎn)（環(huán)形RNA）和融合位點(diǎn)（融合基因）。因此，一個基因往往可產(chǎn)生多種形式的轉(zhuǎn)錄本，闡明轉(zhuǎn)錄本的具體信息，是了解基因結(jié)構(gòu)和功能機(jī)制的重要基礎(chǔ)。其中，環(huán)形RNA是一類具有特殊環(huán)狀結(jié)構(gòu)的RNA分子。目前研究表明，環(huán)形RNA主要通過發(fā)揮miRNA海綿、蛋白結(jié)合以及翻譯短肽等生物學(xué)功能，可參與機(jī)體內(nèi)各種生理和病理過程。大部分的環(huán)形RNA功能未知，與宿主mRNA的表達(dá)、功能和調(diào)控關(guān)系也尚待解析。
?2021年5月1日，我院黃勝林課題組在Advanced Science雜志上發(fā)表了題為HNRNPL Circularizes ARHGAP35 to Produce An Oncogenic Protein的文章，發(fā)現(xiàn)了環(huán)形RNA與宿主mRNA在癌癥組織中的異常表達(dá)模式，闡明了環(huán)形RNA circARHGAP35與ARHGAP35 mRNA的相反表達(dá)和功能，通過m6a修飾編碼一個1289aa的大蛋白與轉(zhuǎn)錄因子TFII-1互作發(fā)揮促癌作用，該研究揭示了環(huán)形RNA在腫瘤中的特異表達(dá)模式以及新的作用方式。
?研究者首先通過對肝癌和配對正常組織進(jìn)行去核糖體RNA測序和環(huán)形RNA分析，發(fā)現(xiàn)環(huán)形RNA可區(qū)分癌和正常組織，與宿主mRNA的表達(dá)關(guān)聯(lián)，鑒定了由抑癌基因ARHGAP35的第二、三號外顯子共同組成的環(huán)形RNA circARHGAP35，在肝癌和結(jié)直腸癌的樣本中高表達(dá)，且和患者的不良預(yù)后顯著相關(guān)，而ARHGAP35 mRNA在癌組織的表達(dá)和預(yù)后與circARHGAP35相反。體內(nèi)外的功能實(shí)驗(yàn)也顯示circARHGAP35具有促癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移作用，而ARHGAP35則有抑癌作用。有趣的是，circARHGAP35序列中包含一個3,867堿基的開放閱讀框（Open Reading Frame, ORF），并在起始密碼子附近含有多個m6A的修飾。經(jīng)過報告載體和蛋白質(zhì)譜發(fā)現(xiàn)，circARHGAP35編碼了一個包含四個FF結(jié)構(gòu)域，且缺少Rho GAP蛋白激酶結(jié)構(gòu)域的截短蛋白。進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)circARHGAP35蛋白在細(xì)胞核中與TFII-I蛋白結(jié)合，發(fā)揮其促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖、遷移和侵襲的能力。通過對RNA結(jié)合蛋白的篩選，發(fā)現(xiàn)HNRNPL能促進(jìn)circARHGAP35的生成，并驗(yàn)證了HNRNPL在circARHGAP35成環(huán)序列兩側(cè)的結(jié)合位點(diǎn)。該研究發(fā)現(xiàn)了RNA結(jié)合蛋白HNRNPL介導(dǎo)的環(huán)形RNA circARHGAP35在腫瘤中與宿主mRNA的異常表達(dá)模式，闡明了circARHGAP35通過編碼一個1289aa的大蛋白，并在細(xì)胞核中與轉(zhuǎn)錄因子TFII-I結(jié)合，進(jìn)而發(fā)揮促癌作用的全新機(jī)制。這項(xiàng)工作為研究環(huán)形RNA在腫瘤中的表達(dá)規(guī)律和功能機(jī)制提供了新的思路，同時也揭示了腫瘤轉(zhuǎn)錄組的多樣性和復(fù)雜性。
?同時，黃勝林課題組近期還通過自主開發(fā)的RNA剪接位點(diǎn)識別程序ASJA等方法，針對近1萬個腫瘤樣本和2萬個正常組織轉(zhuǎn)錄組，構(gòu)建了一個包括三種RNA剪接位點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫RJunBase（www.RJunBase.org)，展示了一個基因不同的剪接位點(diǎn)信息和表達(dá)情況，數(shù)據(jù)庫包括約68萬個線性剪接位點(diǎn)，22萬個反式剪接（環(huán)形）位點(diǎn)，以及3萬個融合位點(diǎn)，并鑒定了約3萬個腫瘤特異的剪接位點(diǎn)。該工作發(fā)表在Nucleic Acids Research雜志上。
?以上研究工作主要由復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院黃勝林課題組完成，Advanced Science文章，李焱副研究員和博士研究生陳兵為共同第一作者，通訊作者還包括何祥火研究員和郭維杰博士；Nucleic Acids Research文章，博士研究生黎琴和賴洪燕為共同第一作者，博士后胡治祥為共同通訊作者。
原文鏈接：
https://doi.org/10.1002/advs.202001701
https://doi.org/10.1093/nar/gkaa1056
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