環(huán)狀RNA：皮膚病研究的新武器

許金輝，宋秀祖

（浙江中醫(yī)藥大學第四臨床學院附屬杭州市第三人民醫(yī)院，杭州310009）

環(huán)狀RNA（circRNA）是一類非編碼RNA分子，以共價鍵形成環(huán)形閉合結構，多見于真核細胞，在進化過程中有高度保守性。2012年Salzman等[1]通過RNA-Seq方法首次報道了circRNA，成為繼微小（miRNA）及長鏈非編碼RNA（LncRNA）之后又一研究熱點。circRNA與線性RNA相比可以長時間存在，比較穩(wěn)定，作為生物學標記物及治療靶點極具研究前景。本文綜述了近年來circRNA在皮膚病中的研究進展。

1 circRNA概況

1.1 circRNA結構 circRNA是信使RNA（mRNA）在剪接過程中5’端與3’端剪接到一起，從而形成首尾相接的新型環(huán)狀RNA分子。circRNA上有許多miRNA應答元件（MREs），MREs可以結合多個miRNA，因而又稱circRNA為miRNA海綿[2-3]。

1.2 circRNA功能

1.2.1 circRNA可作為miRNA海綿 miRNA是一種大約有22 nt的非編碼RNA，可以在細胞質中與mRNA的3’端的非翻譯區(qū)域特異性結合，從而導致mRNA翻譯被抑制或阻斷。circRNA則可以通過多個MREs元件與miRNA結合，間接調節(jié)mRNA表達水平。關于circRNA與miRNA關系的研究最早見于2013年的Nature雜志，研究證實CDR1基因起源的環(huán)狀RNA可以結合吸附miR-7，從而降低miR-7的活性，間接上調miR-7相關靶基因的表達[2-3]。Hsa_circ_0013958可通過MREs結合miR-134抑制其表達，從而上調被miRNA-134抑制的細胞周期蛋白D1表達，在促進肺腺癌進展中可能發(fā)揮作用[4]。

1.2.2 circRNA調節(jié)mRNA circRNA可以降低Pre-mRNA選擇性剪接的效率，發(fā)揮基因調節(jié)作用。circRNA通過與其線性對應物競爭，抑制親本基因表達[5]。circRNA可阻止RNA結合蛋白（RBP）與相應mRNA結合，達到抑制mRNA翻譯的作用。如circ-PABPN1與人類抗原R（HuR）結合，可以阻斷HuR與PABPN1轉錄物的相互作用，從而抑制PABPN1翻譯[6]。

1.2.3 circRNA調節(jié)蛋白 circRNA能直接編碼蛋白，參與構成蛋白復合體，也可通過結合蛋白來調控蛋白活性。到目前為止，只有丁型肝炎病毒的circRNA可在真核細胞中編碼蛋白質，即丁型肝炎病毒抗原。將內部核糖體進入位點（IRES）放置于環(huán)狀RNA中，允許circRNA翻譯起始，circRNA均可在人工環(huán)境中合成蛋白[8-10]。circ-SRY可以結合阿格蛋白并進行剪切，抑制其翻譯并最終促進阿格蛋白降解[1]。circ-Foxo3可以充當細胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）2和CDK抑制劑p21的支架，促進二者之間的相互作用[11]。

1.2.4 circRNA在一定程度上調節(jié)rRNA與tRNA INK4基因中有一種反義非編碼RNA的環(huán)狀形式（circ-ANRIL），其可以結合60S-前核糖體組裝因子、pescadillo核糖體生物合成因子（PES）1，阻斷核糖體RNA（rRNA）的成熟[12]。circRNA也是轉移RNA（tRNA）生物發(fā)生的重要中間體，circRNA中間體生成可以逆轉置換tRNA的5'和3'順序[13-14]。

1.3 circRNA表達調控

1.3.1 circRNA過表達 促進circRNA過表達的載體，往往會導致線性RNA過表達。研究證實新表達載體通過采用重復堿基配對的側翼內含子，做到只控制circRNA過表達，而線性RNA表達不受影響[15]。

1.3.2 circRNA低表達 通常誘導低表達的方法是利用siRNA敲減circRNA。但特異性siRNA的設計、靶向敲減circRNA都是較大的難題。目前研究證實了內含子元件互補配對于circRNA生成的重要性[16-17]，為找到降低circRNA表達的新方法奠定基礎。使用CRISPR破壞一個內含子互補序列，可以消除來自其內源基因座的circ-GCN1L1表達[18]。CRISPR可常規(guī)用于模型生物，促進產生缺失突變體，這種方法可被用于制備circRNA敲除動物模型，進而控制circRNA低表達。

2 circRNA與皮膚病

2.1 circRNA與皮膚腫瘤 circRNA是皮膚腫瘤的研究熱點之一。circRNA_0084043不僅在黑素瘤組織中顯著上調，同時在人類黑色素瘤細胞系（A375，SK-MEL-1，SK-MEL-5，A875） 與人類表皮黑色素細胞也呈特征性升高。研究證實circRNA_0084043可作為miRNA海綿直接與miR-153-3p結合，miR-153-3p可靶向結合Snail基因，因此circRNA_0084043-miR-153-3p-mRNA這個內在調控網絡可在黑素瘤中發(fā)揮促癌作用[19]。在人類皮膚鱗癌中共有322個circRNA表達有差異性，其中143個circRNA特征性上調，179個特征性下調。有23個miRNA可與異常circRNA的MREs相結合[20]。在人類基底細胞癌中發(fā)現有23個circRNA表達特征性上調和48個circRNA表達特征性下調，其共有354個可能結合的miRNA[21]。circRNA在皮膚腫瘤發(fā)病中的確切機制尚需要進一步研究。

2.2 circRNA與炎癥性皮膚病

2.2.1 circRNA與系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE） SLE患者T細胞中有127個circRNA表達明顯異常，其中特征性降低的hsa_circ_0045272可能通過下調其特定的 ceRNA NM_003466（PAX8）表達，進一步促進T細胞凋亡。但hsa_circ_0045272及其他表達異常的circRNA如何在SLE中發(fā)揮作用，尚需要進一步研究證實[22]。SLE患者CD4+T細胞有12個circRNA表達顯著增加，2個circRNA表達顯著減少。其中hsa_circ_0012919表達減少后，DNMT1表達增加，CD70、CD11a表達下降，并可逆轉CD70、CD11a的DNA低甲基化[23]。Hsa_circ_0012919可通過MRE元件與miRNA-125a靶向結合，miR-125a結合轉錄因子KLF13，進而參與調節(jié)炎性趨化因子RANTES的分泌，而RANTES與SLE發(fā)病密切相關。進一步研究證實：SLE患者血漿中共有112個circRNA表達明顯異常，hsa_circRNA_407176和hsa_circRNA_001308表達水平在SLE血漿和單核細胞中均顯著降低[24]。hsa_circRNA_407176和hsa_circRNA_001308可能是SLE潛在生物學標志物，需要更多的研究證實。

2.2.2 circRNA與痤瘡 痤瘡患者皮損中共有538個circRNA表達明顯異常，包括271個circRNA表達顯著上調和267個circRNA表達顯著下調。經過GO和KEGG通路分析，異常表達的circRNA主要參與炎性反應、新陳代謝和免疫反應。其中5個候選 circRNA（circRNA_0084927，circRNA_0001073，circRNA_0005941，circRNA_0086376和 circRNA_0018168）被證實在嚴重痤瘡中顯著下降[25]。這5種circRNA預測可與213種miRNA相互作用并調節(jié)相關靶基因表達。其中部分circRNA與miRNA的結合有重合作用，例如miR-145-5p已被證實可以與 3種 circRNA靶向結合（circRNA_0005941，circRNA_0086376 和 circRNA_0018168），展示出復雜交織的內在調節(jié)網絡，為嚴重痤瘡患者治療帶來了新思路。

2.2.3 circRNA與銀屑病 銀屑病間充質干細胞中發(fā)現129個circRNA表達有明顯差異性，其中123個circRNA呈特征性上調，6個circRNA呈特征性下調。在其中挑選7個circRNA，同時預測可能與這7個circRNA關系密切并且與銀屑病關系密切相關的 miRNA，例如 miR-17-5p、miR-30e-5p、miR-142-3p/5p、miR-369-3p、miR-184、miR-4490、miR-654-3p、miR-423-5p等。經過qRT-PCR證實，這7個circRNA在患者中表達特征性上調[26]。這表明銀屑病皮損間充質干細胞中circRNA表達水平有差異性。新近研究發(fā)現銀屑病皮損與非皮損區(qū)存在circRNA表達差異，其中hsa_circ_0061012在皮損區(qū)域顯著上調，此circRNA上最多的MREs元件是hsa-miR-7157-5p，hsa-miR-4769-3p，hsa-miR-6817-5p，hsa-miR-4310和hsa-miR-6882-3p。經過GO分析，這可能對銀屑病發(fā)展有重要作用。推測hsa_circ_0061012可能是銀屑病的生物標志物[27]。

2.3 circRNA與皮膚光老化 UVA照射皮膚成纖維細胞后，特征性上調的circRNA有7個，特征性下調的circRNA有4個，這4個circRNA與COL1A1、COL3A1、COL6A1、COL6A2 基因表達相關，而這些基因參與皮膚膠原蛋白的合成[28]，臨床上光老化皮膚膠原蛋白增粗卷曲，這提示circRNA可能通過參與調控膠原蛋白合成，從而在皮膚光老化中發(fā)揮作用。

3 小結

circRNA目前在皮膚科的研究主要集中在皮膚腫瘤和炎性反應相關性皮膚病，隨著研究的日益發(fā)展，circRNA在皮膚病中的作用越來越受到重視。由于circRNA呈環(huán)狀結構，比線性RNA的在臨床和實驗中的應用更有優(yōu)勢，不僅可以作為生物標記分子，也可以作為新的治療手段。深入研究circRNA與皮膚病的關系對臨床大有裨益。