Molecular Cell在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所）研究員陳玲玲研究組關(guān)于環(huán)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(huán)形RNA的特性比較分析，該研究闡明了體外合成環(huán)形RNA免疫原性的問題及分子機制，并發(fā)現(xiàn)無免疫原性且具有雙鏈結(jié)構(gòu)的環(huán)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(huán)形RNA用于治療PKR異常激活相關(guān)自身免疫疾病的應(yīng)用潛能。該工作為進一步研究環(huán)形RNA在天然免疫中的功能及機制奠定基礎(chǔ)，并為利用環(huán)形RNA進行炎癥性自身免疫病的干預(yù)治療提供了新途徑。

大多數(shù)環(huán)形RNA來自外顯子反向剪接，以共價鍵形成閉環(huán)結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)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(gòu)象，并具有高穩(wěn)定性。這些特色使得環(huán)形RNA在基因表達調(diào)控中具有重要功能，包括參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細胞增殖、天然免疫調(diào)控等 (詳見綜述 Chen， Nat Rev Mol Cell Biol 2020)，并具有獨特的應(yīng)用潛能，如環(huán)形RNA通過雙鏈區(qū)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(zhì)的表達 (Wesselhoeft et al.， Nat Commun 2018； Mol Cell 2019) 等。

研究體外合成環(huán)形RNA的潛在應(yīng)用需關(guān)注兩個重要問題，一是如何提高體外合成環(huán)形RNA的效率，二是合成的環(huán)形RNA是否具有免疫原性。一方面，有研究指出體外合成的環(huán)形RNA能夠被天然免疫受體RIG-I所識別，進而引起細胞內(nèi)天然免疫反應(yīng) (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(huán)形 RNA 無免疫原性 (Wesselhoeft et al.， Mol Cell 2019)，并指出細胞內(nèi)免疫反應(yīng)是由于環(huán)形RNA中存在微量線性RNA的污染導(dǎo)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(huán)形RNA的效率及免疫原性。目前已知體外合成環(huán)形RNA主要有兩種途徑：基于T4 RNA連接酶的催化直接分子內(nèi)連接成環(huán)，以及基于I型內(nèi)含子核酶進行自剪接成環(huán)。實驗結(jié)果表明，T4 RNA連接酶合成的環(huán)形RNA，包括可作為核酸適配體的環(huán)形RNA和可翻譯的環(huán)形RNA，均不會引起細胞內(nèi)天然免疫反應(yīng)，然而通過兩種不同I型內(nèi)含子T4 bacteriophage和Anabeana自剪接形成的環(huán)形RNA均能夠引起細胞內(nèi)天然免疫反應(yīng)。進一步對不同環(huán)化方式合成的環(huán)形RNA進行序列和二級結(jié)構(gòu)的比較分析發(fā)現(xiàn)，基于T4 RNA連接酶合成的環(huán)形RNA，僅引入1到3個外源核苷酸，然而兩種I型內(nèi)含子體外自剪接形成的環(huán)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(shù) (Liu et al.， Cell 2019) 進一步解析不同途徑合成的環(huán)形RNA二級結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)這些外源序列的引入會改變目的環(huán)形RNA的折疊構(gòu)象，如與環(huán)形RNA內(nèi)部序列配對，或外源序列自身形成了穩(wěn)定的雙鏈結(jié)構(gòu)。研究表明，I型內(nèi)含子自剪接成環(huán)引入的外源序列可能是導(dǎo)致體外合成環(huán)形RNA引起細胞內(nèi)天然免疫反應(yīng)的原因。(生物谷世聯(lián)博研Bioexcellence）

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