环状RNA：心力衰竭新的生物标志物

施冰，李俊峡

环状RNA：心力衰竭新的生物标志物

施冰1，李俊峡2

环状RNA（circRNAs）是1976年发现的一类特殊的非编码RNA，呈共价闭合环状结构。环状RNA不具有5′端多聚A尾和3′端帽子结构，也不被核糖核酸外切酶降解[1]。由于环状RNA的特殊结构，核酸外切酶无法将其降解，因此它们比多数线性RNA更加稳定。环状RNA序列高度保守，具有组织特异性和发育阶段特异性表达的特征[2]。随着环状RNA芯片和二代测序技术的广泛应用，有关环状RNA在心血管疾病的研究已引起人们的广泛重视。本文就环状RNA的分类、功能及其在心力衰竭的研究进展进行简要综述。

1 circRNAs的分类

根据circRNAs来源于基因组的不同位点，将circRNAs分为以下5类：①外显子环状RNA，来源于线性转录体的同一条意义链中的一个或多个外显子。最近，科学家们已构建了一个包含超过32 000条人类外显子circRNAs的数据库circRNADb[3]。②内含子环状RNA，来源于线性转录体的同一个内含子。③反义链环状RNA，来源于线性转录体的反义链的一个或多个外显子。④基因区内环状RNA，源于线性转录体上与内含子或外显子相隔1 kb内的基因区域。⑤基因间区环状RNA，来源于线性转录体上与内含子或外显子相隔1 kb以上的基因间隔区域。

2 circRNAs的生物学功能

研究发现circRNAs具有以下功能：microRNAs海绵[4,5]；调节剪切或转录[6,7]；与RNA结合蛋白（RBPs）相互作用调节基因表达[8,9]。微小RNA（miRNA）可与特定的mRNA的3′端非翻译区碱基互补配对，抑制其翻译，甚至可引起靶mRNA的降解。circRNAs能够与miRNA结合，解除miRNA对mRNA的抑制，从而调节多种细胞功能，因此circRNAs又称为miRNA海绵。

在真核生物中，circRNAs作为microRNAs海绵发挥作用是一种普遍现象。如ciRS-7/CDR1AS具有70个miR-7的结合位点，可吸附miR-7抑制其生物功能。circ-Sry具有16个miR-138的结合位点，可吸附miR-138并发挥基因调节作用[4]。除了作为miRNA海绵发挥生物学功能，circRNAs还可以通过与RNA聚合酶Ⅱ相结合促进基因转录，以及通过影响基因剪切过程而发挥生物学功能。文献报道，circRNAs-EI可通过与U1snRNP和RNA聚合酶Ⅱ相互作用促进基因转录[6]。circRNAs可与RBPs相互作用而发挥生物学功能。如circRNAs-Mbl有MBL蛋白结合位点。MBL与circRNAs-Mbl相互结合使circRNAs-Mbl与mbl mRNA的生成处于动态平衡[7]， circ-Foxo3与CDK2、p21形成复合体而阻止细胞周期进程[8]。

3 circRNAs与心力衰竭

在人类心脏中，基因titin和基因RYR2可表达大量的不同的circRNAs[10,11]。目前，在心血管系统疾病中，有9个环状RNAs（HRCR、CDR1AS、Circ-foxo3、cZNF292、cTTN1、cTTN2、cTTN4、cTTN5、MICA）已被报道与心肌肥厚、心力衰竭、心肌梗死、左心室收缩功能不全、心肌缺氧、扩张性心肌病等相关[7,12-15]。环状RNAcZNF292存在于血管内皮并被缺氧所介导，在缺氧心肌可见cZNF292表达上调[15]。在心力衰竭患者心肌组织中，四种与RBM20相关的环状RNAcTTN1、cTTN2、cTTN4、cTTN5表达显著下调，其表达变化与RBM20基因的可变剪接相关[10]。

心脏相关circRNA（HRCR）是第一个被发现的与心血管疾病相关的环状RNA。HRCR可在小鼠心肌组织中表达，在小鼠心肌肥厚和心衰模型中，心肌组织中HRCR表达被抑制。miR-223转基因小鼠可以出现心力衰竭，而miR-223基因敲除小鼠未发生心力衰竭，提示miR-223在心力衰竭的发生发展过程中具有重要意义。Wang等[7]发现miR-223可通过调节包含CARD域的细胞凋亡抑制因子（ARC）从而导致心力衰竭的发生和发展。在心肌细胞中ARC呈高水平表达，ARC是miR-223的下游靶标。HRCR作为内源性miR-223海绵，通过吸附miR-223而抑制miR-223的表达，抑制miR-223活性，使下游ARC的表达增加，从而抑制心力衰竭。

研究发现，在小鼠心肌梗死模型中，随着心肌梗死面积扩大，心肌组织中环状RNA CDR1AS表达上调[13]。CDR1AS具有促凋亡作用，与miR-7的抗凋亡作用一致。小鼠心脏组织中过表达CDR1AS可导致心肌梗死后梗死面积扩大。而这种作用可被miR-7的过表达所抑制。miR-7a可通过抑制促凋亡因子PARP及转录因子SP1的表达而抑制心肌细胞凋亡。CDR1AS通过吸附miR-7a，抑制了miR-7a的作用，导致心肌组织中PARP及SP1表达水平上调，加重心肌梗死后心肌细胞凋亡，过表达miR-7a可逆转上述作用[13]。

4 总结与展望

环状RNA作为一类新型的竞争性内源性RNA（ceRNA），具有作为生物标志物的潜质。与其他类型的ceRNA相比，环状RNA具有高度保守、结构稳定、表达量高、稳定性强、与miRNA结合位点更多等优点。环状RNA与miRNA的结合和释放也更加快速和稳定。对miRNA的竞争性抑制有明显的优越性。由于高通量测序技术的发展，在人类和小鼠的组织中已识别了近千个细胞特异的环状RNA位点。环状RNA存在于全血、血浆和细胞外囊泡中，检测便捷。目前有关circRNAs在心血管疾病的研究才刚刚起步，仅发现几种与心血管疾病相关的circRNAs。随着研究的深入，相信会发现更多与心血管疾病相关的circRNAs及其作用机制，为心血管疾病诊断及治疗提供新的思路和治疗靶点。

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本文编辑：孙竹

R541.61

A

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10.3969/j.issn.1674-4055.2017.08.40