Molecular Cell在線發表了中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所）研究員陳玲玲研究組關于環形RNA的最新研究進展，論文題目為RNA circles with minimized immunogenicity as potent PKR inhibitors。通過對不同方式體外合成環形RNA的特性比較分析，該研究闡明了體外合成環形RNA免疫原性的問題及分子機制，并發現無免疫原性且具有雙鏈結構的環形RNA能夠高效抑制天然免疫因子PKR的激活，揭示體外合成環形RNA用于治療PKR異常激活相關自身免疫疾病的應用潛能。該工作為進一步研究環形RNA在天然免疫中的功能及機制奠定基礎，并為利用環形RNA進行炎癥性自身免疫病的干預治療提供了新途徑。

大多數環形RNA來自外顯子反向剪接，以共價鍵形成閉環結構。研究發現這類分子具有獨特的生成加工過程，不同于線性RNA的折疊構象，并具有高穩定性。這些特色使得環形RNA在基因表達調控中具有重要功能，包括參與信號轉導、細胞增殖、天然免疫調控等 (詳見綜述 Chen， Nat Rev Mol Cell Biol 2020)，并具有獨特的應用潛能，如環形RNA通過雙鏈區域能夠抑制PKR的異常磷酸化 (Liu et al.， Cell 2019)，可作為翻譯載體用于功能性蛋白質的表達 (Wesselhoeft et al.， Nat Commun 2018； Mol Cell 2019) 等。

研究體外合成環形RNA的潛在應用需關注兩個重要問題，一是如何提高體外合成環形RNA的效率，二是合成的環形RNA是否具有免疫原性。一方面，有研究指出體外合成的環形RNA能夠被天然免疫受體RIG-I所識別，進而引起細胞內天然免疫反應 (Chen et al.， Mol Cell 2017； Mol Cell 2019)；另一方面，也有研究者認為體外合成的環形 RNA 無免疫原性 (Wesselhoeft et al.， Mol Cell 2019)，并指出細胞內免疫反應是由于環形RNA中存在微量線性RNA的污染導致。為闡明上述問題，陳玲玲研究組首先比較了不同方式體外合成環形RNA的效率及免疫原性。目前已知體外合成環形RNA主要有兩種途徑：基于T4 RNA連接酶的催化直接分子內連接成環，以及基于I型內含子核酶進行自剪接成環。實驗結果表明，T4 RNA連接酶合成的環形RNA，包括可作為核酸適配體的環形RNA和可翻譯的環形RNA，均不會引起細胞內天然免疫反應，然而通過兩種不同I型內含子T4 bacteriophage和Anabeana自剪接形成的環形RNA均能夠引起細胞內天然免疫反應。進一步對不同環化方式合成的環形RNA進行序列和二級結構的比較分析發現，基于T4 RNA連接酶合成的環形RNA，僅引入1到3個外源核苷酸，然而兩種I型內含子體外自剪接形成的環形RNA會分別引入74個或186個外源核苷酸?？蒲腥藛T利用改進的circSHAPE-MaP技術 (Liu et al.， Cell 2019) 進一步解析不同途徑合成的環形RNA二級結構，發現這些外源序列的引入會改變目的環形RNA的折疊構象，如與環形RNA內部序列配對，或外源序列自身形成了穩定的雙鏈結構。研究表明，I型內含子自剪接成環引入的外源序列可能是導致體外合成環形RNA引起細胞內天然免疫反應的原因。(生物谷世聯博研Bioexcellence）

小編推薦會議  2022基因治療與核酸藥物開發高峰論壇

http://meeting.世聯博研Bioexcellence/2021Gene