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环状RNA背景介绍

环状RNA（Circular RNA，简称circRNA）是一种呈封闭环状结构的非编码RNA分子，不具有传统线性RNA的5'和3'末端。这种独特的结构使circRNA免受RNA外切酶的影响，表达更稳定，不易降解。环状RNA可以起到microRNA海绵的作用，结合并抑制microRNA的活性，进而调控其靶标发挥作用。另外，也有研究表面，环状RNA会调控可变剪切或者转录过程。环状的形成依赖于侧翼RNA元件。侧翼RNA元件可能对内含子脱支成套非常重要。研究推测，环状RNA可以调控亲本基因的表达。大多环状RNA不会翻译，但是有一小部分环状RNA是可以被翻译的如HDV（乙肝病毒HBV的一个亚型）就是由天然环状RNA翻译而成的。

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环状RNA的形成模型

研究表明，circRNAs的形成不同于线性RNA的标准剪切模式，是通过backsplicing方式剪切而来。现有的circRNA形成模型主要由以下几种：

§ “lariat-driven circularization” 或者 “exon skipping”；

§ “intron-pairing-driven circularization” 或者 “direct backsplicing”；

§ 环状内含子RNA(ciRNAs)形成模式；

§ 依赖于RBPs环化模式；

§ 类似于可变剪切的可变环化模式。

circRNAs的5种不同形成模型如下图所示

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环状RNA应用

§ 作为mRNA2.0成为RNA疫苗新宠；

§ RNA治疗药物。

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环状RNA建库流程

环状RNA二代测序流程如下：

§ 提取样品的总RNA；

§ 去除总RNA中的核糖体RNA；

§ 消化总RNA中的线性RNA；

§ 富集环状RNA样品；

§ 进行total RNA建库；

§ 文库测序；

§ 识别测序数据中的环状RNA：基于基因组注释，构建虚拟的环状RNA数据集。将测序数据的reads进行搜库比对，得到环状RNA的种类、数量以及相应的位置信息。

图.环状RNA建库流程

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环状RNA常用数据库

人/小鼠环状RNA数据库

§ 

circBank: 收录了140790条人类circRNA记录，提供详细的序列、miRNA结合预测分析等信息；

§ 

circNet: 提供环状RNA的基本信息、不同组织中的表达谱数据及circRNA-miRNA-gene的ceRNA调控网络；

§

人类外显子环状RNA数据库: 收集了超过3万条人类外显子环状RNA记录，包括基因组位置信息和RNA编辑情况。 

§ 

TSCD数据库: 组织特异性的circRNA数据库，提供人类和小鼠主要组织中组织特异性circRNA的全局视图；

§ CSCD数据库：肿瘤特异性circRNA数据库；

§ circRNADb数据库：综合性circRNA信息查询数据库，收集文献中报道的circRNA相关数据集加以分析；

§ Kaplan-meier Plotter数据库：基于GEO、EGA以及TCGA 等公共数据库的基因芯片和 RNA-seq数据构建而成，评估了54,675个基因在21种癌症中对于生存率的影响，包括乳腺癌(6234例)、卵巢癌(2190例)、肺癌(3452例)和胃癌(1440例)；

§ circR2disease数据库：circR2disease数据库通过在 Pubmed中检索”circRNA", "circular RNA"  , "circRNA cancer","circRNA disease" , "circRNAtumor"以及"circRNA meoplasm"等关键词，手动收集并整理了2018年3月31日之前发表的论文，最终得到了739个条目，包括725个circRNA—疾病关系对，661个circRNA以及100种疾病；

§ TransCirc数据库：研究circRNA编码小肽的数据库；

§  TRCirc数据库：TR即 transcriptional regulation，跟转录调控有关；

§  cirCRNADisease数据库善于800多篇报道circRNA与疾病相关的文献，收集了330circRNA与48种疾病之间的354对相互联系，其中肿瘤相关疾病占54%，心血管和脑血管相关疾病占27%；

§ exoRBASE数据库：该数据库基于归一化处理的人类血液外泌体RNA-seq数据和已发表文献数据进行整合。

植物环状RNA数据库

§ 

PlantCircBase：植物环RNA数据库（PlantCircBase）包含了13个物种的环状RNA信息。另外，植物microRNA百科全书（Plant microRNA Encyclopedia）提供了植物microRNA的注释信息；

§  PlantCircNet作为一个综合数据库提供，在八个模型植物中提供含有鉴定的circRNA的可视化植物circRNA-miRNA-mRNA调控网络。

其他物种环状RNA数据库

§ CircAge数据库：CircAge整合了来自GEO、GSA等公共数据库以及实验室自主测定的共计803个RNA-seq数据集，涵盖了人、猕猴、大鼠、小鼠、斑马鱼、果蝇和线虫7个物种、24种组织类型的不同年龄段样本，最终成功鉴定到53万个circRNA，其中大约23%的circRNA在不同物种间展现出保守性。

§ circAtlas数据库：基于从六个脊椎动物物种（人类，猕猴，小鼠，大鼠，猪和鸡）的19个正常组织中收集的1070个RNA-seq样本数据汇总了环状RNA相关信息。

§ circBase数据库：收集多个物种的circRNA信息包括人 (hg19)、小鼠(mm9) 、秀丽线虫(ce6)、黑腹果蝇 (dm3)、矛尾鱼 (latCha1)、腔棘鱼。

§ Circinteractome数据库：种属可谓是很齐全啊，人的，果蝇的等等，以人的种属为主。这个数据库比较好的一点是集大成之预测了已知的RNA结合蛋白数据集还有风风提到的circbase中的circRNA的结合位点。

§ CIRCpedia数据库：共有6个种属，包括人、大小鼠、果蝇、斑马鱼，收集了180多个样本的转录组数据，识别到了262782个环状RNA。

§ deepBase数据库：中山大学推出的一个数据库，该数据库从新一代测序技术数据中注释和鉴定circRNA/miRNA/piRNA等及他们的表达模式，包含人、鼠类、果蝇等。

§cir2traits数据库：人类、小鼠和线虫。

§ LncRNA Desease 2.0：目前有19166条lncRNA信息、823条CirRNAs信息和529种疾病。该数据库建立了已报道的及试验验证过的lncRNA、circleRNA与疾病的相关信息。包含物种人类（homo sapiens），大鼠（Mus musculus），小鼠（Rattus norvegicus褐家鼠），原鸡（Gallus）。

§ CircFunBase数据库：circAtlas包括从六种脊椎动物（人类，猕猴，小鼠，大鼠，猪和鸡）收集的19种正常组织。

这些数据库为环状RNA的研究提供了丰富的数据支持。

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