環狀RNA（circRNA）調控靶基因的機制包括海綿吸附miRNA調控RNA穩定性或翻譯，與蛋白互作調控蛋白質功能，編碼蛋白發揮作用，與DNA或轉錄因子互作調控轉錄等。本期主要聊一聊circRNA的調控轉錄。

circRNA轉錄調控機制啟動子區域是轉錄調控中研究最廣泛的特定區域。circRNAs可以通過與RNA聚合酶II (Pol II)結合、募集蛋白質或形成R-loop靶向宿主基因的轉錄調控區域，從而正向或負向調節宿主基因的轉錄。

圖1 circRNAs在轉錄水平上調控宿主基因的表達。[1]

01結合poly II促進宿主基因的轉錄活性

ciRNA（內含子環狀RNA） ci-ankrd52、ci-mcm5和ci-sirt7主要富集于其宿主基因的轉錄位點，這些位點與RNA Pol II介導的轉錄延伸有關，是宿主基因的正向轉錄調控因子，可增強宿主基因的表達。[2]

circEIF3J和circPAIP2這兩個EIciRNA（外顯子-內含子環狀RNA）能與RNA Pol II、U1 snRNP和宿主基因啟動子互作，通過形成正反饋回路以順式作用方式增強宿主基因的轉錄水平。[3]

02招募蛋白質調節宿主基因的表達

某些circRNA上存在高度特異性的蛋白結合位點，可以作為蛋白質誘餌、支架和招募者，將單個或多個蛋白招募到靶啟動子的特定區域，從而調節宿主基因的轉錄激活和表達。這些蛋白質類型包括RNA結合蛋白(RBP)、DNA去甲基化酶和DNA甲基轉移酶。

募集蛋白激活宿主基因轉錄

circ-CUX1可與EWS RNA結合蛋白1 (EWSR1)結合，促進EWSR1與MYC相關鋅指蛋白(MAZ)互作，誘導MAZ的轉錄激活及宿主基因CUX1和其它相關基因的轉錄調控，從而促進有氧糖酵解和神經母細胞瘤的惡性進展。[4]

circRNA FECR1可通過招募DNA去甲基化酶TET1，結合宿主基因FLI1啟動子，誘導DNA去甲基化。此外，circRNA FECR1還結合并下調DNA甲基轉移酶DNMT1，誘導啟動子CpG島的低甲基化激活FLI1轉錄，從而促進乳腺癌細胞的侵襲能力。[5]

海綿吸附RBP抑制宿主基因的轉錄

circ-HUR與CCHC型鋅指核酸結合蛋白(CNBP)的RGG結構域相互作用，抑制其與HuR啟動子的結合，從而抑制HuR的轉錄，導致其宿主基因HuR下調，抑制體外和體內胃癌的生長和侵襲性。[6]

03形成R-loop調節宿主基因的表達

R-loop是一種特殊的染色質結構，由RNA-DNA雜交和被取代的單鏈DNA組成，通常由RNA聚合酶停頓或RNA生物發生功能障礙導致。R-loop可以干擾DNA的復制、修復和轉錄。circRNAs可通過DNA雜交或形成R-loop，提高同源外顯子缺陷mRNA的切割效率，這不僅影響線性轉錄物豐度，還產生mRNA陷阱，從而暫停轉錄和改善剪接因子。

怎么研究circRNA的轉錄調控？   

看文獻，學思路↓↓↓

標題：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]

雜志：Molecular Cancer

單位：徐州醫科大學附屬醫院

PS：該研究中RIP試劑盒由吉賽生物提供

環狀RNA (circRNAs)在癌癥的發生發展和化療耐藥中發揮著重要作用。DNA損傷修復有助于癌細胞增殖和抵抗化療誘導細胞凋亡。研究鑒定出在耐吉西他濱（GEM）的胰腺導管腺癌（PDAC）組織和細胞中表達上調的 hsa_circ_0007919。hsa_circ_0007919招募FOXA1和TET1降低LIG1啟動子的甲基化并促進其轉錄，進一步促進堿基切除修復、錯配修復和核苷酸切除修復。Hsa_circ_0007919通過依賴LIG1的方式促進DNA損傷修復，從而促進GEM耐藥，維持細胞存活。

主要研究思路

NGS：hsa_circ_0007919在GEM耐藥PDAC組織中顯著上調

細胞實驗：hsa_circ_0007919調控細胞增殖/凋亡，及GEM的敏感性

RNA-seq：LIG1與hsa_circ_0007919表達呈正相關

細胞實驗：hsa_circ_0007919誘導LIG1表達，激活DNA損傷修復途徑，增強GEM耐藥

FISH/核質分離：hsa_circ_0007919主要分布在細胞核

circAtlas/SPP/STRING數據庫預測：FOXA1與hsa_circ_0007919/LIG1啟動子/TET1

蛋白互作

Co-IP實驗：FOXA1與TET1蛋白互作

RIP/ChIRP實驗：hsa_circ_0007919可與FOXA1和TET1結合

JASPAR/MethPrimer 2.0數據庫預測：FOXA1與LIG1啟動子CpG島區域互作

ChIP實驗：FOXA1和TET1與LIG1啟動子的-1273至-1411區域結合

熒光素酶報告基因實驗：hsa_circ_0007919通過結合FOXA1和TET1增強LIG1的轉錄

上述研究思路可見，研究circRNA或者其它RNA（如lncRNA）轉錄調控最關鍵的技術如下：

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參考文獻

[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.