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《Cell》重磅！全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)揭示circRNA新的調(diào)控機(jī)制！
點(diǎn)擊次數(shù)：351 發(fā)布日期：2019-3-1
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2月7日，加拿大多倫多大學(xué)的Paul C. Boutros教授和Housheng Hansen He教授團(tuán)隊(duì)對(duì)144例前列腺癌樣本進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，結(jié)合后續(xù)的功能機(jī)制研究，揭示了前列腺癌circRNA新的調(diào)控機(jī)制！該研究成果以題為 Widespread and Functional RNA Circularization in Localized Prostate Cancer 發(fā)表在著名學(xué)術(shù)期刊《Cell》(IF 31.4)上。接下來(lái)，就一起來(lái)看下研究人員是如何利用高通量測(cè)序技術(shù)RNA-seq和大規(guī)模shRNA文庫(kù)技術(shù)揭示circRNA在局限性前列腺癌中表達(dá)特征和生物功能的。 文章導(dǎo)讀：
前列腺癌是人類(lèi)特有的疾病，在歐美是男性最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，在美國(guó)前列腺癌發(fā)病率占第1位，死亡率僅次于肺癌。加拿大多倫多大學(xué)的研究者首先選取了144例有詳細(xì)臨床信息的前列腺癌樣本，進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（RNA-seq），共識(shí)別鑒定了7千多個(gè)circRNA分子，經(jīng)生物信息學(xué)分析顯示，這些circRNA的表達(dá)特征與前列腺癌侵襲轉(zhuǎn)移特性密切關(guān)聯(lián)，隨后采用大規(guī)模shRNA文庫(kù)技術(shù)進(jìn)行敲除驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)其中約11.3% circRNA是前列腺癌細(xì)胞增殖特性密切相關(guān)，并且這些circRNA來(lái)源基因的線性轉(zhuǎn)錄本不影響細(xì)胞增殖，表明circRNA特殊的功能。最后研究人員重點(diǎn)關(guān)注前列腺癌顯著相關(guān)的circCSNK1G3，揭示circCSNK1G3可以與miR-181相互作用調(diào)控細(xì)胞增殖發(fā)揮，有別于現(xiàn)階段研究較多的circRNA海綿機(jī)制，該circRNA在前列腺癌中穩(wěn)定了miR-181的活性，這一發(fā)現(xiàn)提供了circRNA全新的研究思路。 研究?jī)?nèi)容：
1. 局限性前列腺癌的表達(dá)譜分析 作者通過(guò)全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（云序生物提供此項(xiàng)服務(wù)）技術(shù)，對(duì)144例前列腺癌標(biāo)本進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，以圖片的形式展示總RNAs (n=38,359) 和高豐度技術(shù)，對(duì)144例前列腺癌標(biāo)本進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，以圖片的形式展示總RNAs (n=38,359) 和高豐度RNAs (n=18,152)在各樣本中的分布，并且對(duì)每個(gè)樣本中高豐度的RNA進(jìn)行聚類(lèi)分析，以展示個(gè)樣本間的差異。通過(guò)融合基因分析，大量的融合基因轉(zhuǎn)錄本被識(shí)別，超過(guò)10%的SU2C轉(zhuǎn)移性轉(zhuǎn)錄組發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)融合，揭示了融合基因與侵襲性局限性疾病有關(guān)。 2. 局限性前列腺癌環(huán)狀RNA表達(dá)譜 作者使用CIRCexplorer共鑒定識(shí)別到了76311個(gè)circRNA分子，其中還包括62個(gè)融合基因來(lái)源的circRNA分子，并且通過(guò)RNase R和擴(kuò)大樣本量對(duì)高可信度環(huán)狀RNA分子進(jìn)行驗(yàn)證。找到組織細(xì)胞特異性表達(dá)的環(huán)狀RNA，以及它們?cè)诓煌M織類(lèi)型中表達(dá)模式；通過(guò)circbase數(shù)據(jù)庫(kù)的環(huán)狀RNA進(jìn)行前列腺疾病相關(guān)分析，同時(shí)對(duì)環(huán)狀RNA對(duì)應(yīng)的親本基因來(lái)源的線性轉(zhuǎn)錄本進(jìn)行分析，探討circRNA與線性RNA的相關(guān)性。 3. 環(huán)狀RNA的差異表達(dá)與前列腺癌的進(jìn)展有關(guān)
研究者對(duì)144個(gè)前列腺癌進(jìn)行了聚類(lèi)分析，與線性RNA相比，環(huán)狀RNA最強(qiáng)模式與它們?cè)诿總€(gè)樣本中的總體豐度相一致。另外，極端circRNA分布的患者的預(yù)后明顯較circRNA分布穩(wěn)定的患者差，同時(shí)極端circRNA index組也與更高的轉(zhuǎn)移發(fā)生率相關(guān)。這種相關(guān)性排除了對(duì)應(yīng)親本來(lái)源的線性轉(zhuǎn)錄本的影響，種種跡象表明這種特異性表達(dá)的circRNA與前列腺癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。 為了評(píng)估這些特異性circRNA的功能重要性，選取前列腺癌細(xì)胞系中數(shù)量最多的2000個(gè)環(huán)狀RNA進(jìn)行shRNA功能缺失篩選，位點(diǎn)靶向于反式剪切序列，然后對(duì)這些環(huán)狀RNA敲除細(xì)胞系進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，同時(shí)耗盡其中的線性RNA以保證篩選的有效性，結(jié)果表明這些特異性的circRNA對(duì)細(xì)胞的增殖產(chǎn)生明顯的促進(jìn)作用，而不是線性RNA。 4. circCSNK1G3的功能特征
環(huán)狀RNA分子circCSNK1G3非常特殊，其環(huán)狀和線性形式表達(dá)豐度相似，經(jīng)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA形式在四種前列腺癌細(xì)胞系中是必不可少的，相反的，其對(duì)應(yīng)線性轉(zhuǎn)錄本則是非必須的。為了研究circCSNK1G3促進(jìn)細(xì)胞增殖的機(jī)制，研究者在PC-3細(xì)胞系中對(duì)circCSNK1G3進(jìn)行敲除和過(guò)表達(dá)后進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（RNA-seq）分析。GSEA富集分析顯示過(guò)表達(dá)樣品中上調(diào)的許多基因在敲除樣品中下調(diào)，反之亦然。另外兩種環(huán)狀RNA circSTAU2和circGOLPH3也出現(xiàn)了類(lèi)似的模式，說(shuō)明在敲除和過(guò)表達(dá)實(shí)驗(yàn)中觀察到的表型并不是由靶外效應(yīng)引起的。同時(shí)，敲除其線性轉(zhuǎn)錄本CSNK1G3后，并沒(méi)有這種現(xiàn)象。最終證實(shí)circCSNK1G3對(duì)前列腺癌細(xì)胞增殖的促進(jìn)作用與其對(duì)應(yīng)線性轉(zhuǎn)錄本無(wú)關(guān)。 5. circCSNK1G3協(xié)同穩(wěn)定miR-181b/d活性促進(jìn)前列腺癌
環(huán)狀RNA通常與miRNA相互作用發(fā)揮調(diào)控功能，首先通過(guò)預(yù)測(cè)找到了10個(gè)與circCSNK1G3作用的候選miRNA，進(jìn)一步分析了circCSNK1G3與miRNA之間的相關(guān)性，最終確定了與circCSNK1G3表達(dá)顯著相關(guān)的5個(gè)miRNA，分別是miR-181a/b/c/d和miR-196b。通過(guò)circCSNK1G3 pull down（云序生物提供此項(xiàng)服務(wù)）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)只有miR-181b/d顯著富集，敲除circCSNK1G3降低miR- 181b/d豐度，過(guò)表達(dá)增加miR- 181b/d豐度。對(duì)ciRS-7也有類(lèi)似的現(xiàn)象，敲除ciRS-7降低了其相互作用的miR-7。PC-3細(xì)胞系中miR-181b/d 過(guò)表達(dá)顯著降低CBX7豐度，CBX7是一種特征良好的miR-181b靶點(diǎn)，也是前列腺癌的腫瘤抑制因子。與miR-181b/d在circCSNK1G3敲低后下調(diào)一致，CBX7豐度顯著增加。同樣的，在miR-181b/d 過(guò)表達(dá)細(xì)胞系中，細(xì)胞周期基因如CDK1、CDC25A上調(diào)，而在circCSNK1G3敲除細(xì)胞系中下調(diào)。與細(xì)胞周期基因上調(diào)一致，miR-181b/d過(guò)表達(dá)可促進(jìn)PC-3細(xì)胞增殖。更重要的是，miR-181b/d的過(guò)表達(dá)顯著減弱了circCSNK1G3的敲除誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖阻滯。綜上所述circCSNK1G3通過(guò)與miR-181b/d的相互作用促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的增殖，且這種新的調(diào)控方式有別于海綿機(jī)制。 總結(jié)
總結(jié)一點(diǎn)：有充足的經(jīng)費(fèi)，有充足的樣本，利用新分子circRNA做分子標(biāo)志物，結(jié)合機(jī)制，登頂CNS不再遙遠(yuǎn)。
云序生物環(huán)狀RNA平臺(tái)優(yōu)勢(shì):
環(huán)狀RNA 一站式 服務(wù)一直以來(lái)是云序生物的主打產(chǎn)品，嚴(yán)格的質(zhì)控把關(guān)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、出色的生信分析以及貼心的售后服務(wù)造就了多項(xiàng)世界首篇環(huán)狀RNA研究文章，受到了廣大客戶(hù)的一致好評(píng)。迄今為止，云序已經(jīng)積累了超過(guò)10000例環(huán)狀RNA測(cè)序的經(jīng)驗(yàn)，樣本覆蓋20多個(gè)物種以及50多種疾病，客戶(hù)發(fā)表文章達(dá)20篇以上。此外云序生物提供環(huán)狀RNA系統(tǒng)性解決方案，從環(huán)狀RNA篩選、驗(yàn)證、機(jī)制一條龍覆蓋，為科研客戶(hù)打造高分文章。 全文鏈接：
https://sci-hub.tw/10.1016/j.cell.2019.01.025
2月7日，加拿大多倫多大學(xué)的Paul C. Boutros教授和Housheng Hansen He教授團(tuán)隊(duì)對(duì)144例前列腺癌樣本進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，結(jié)合后續(xù)的功能機(jī)制研究，揭示了前列腺癌circRNA新的調(diào)控機(jī)制！該研究成果以題為 Widespread and Functional RNA Circularization in Localized Prostate Cancer 發(fā)表在著名學(xué)術(shù)期刊《Cell》(IF 31.4)上。接下來(lái)，就一起來(lái)看下研究人員是如何利用高通量測(cè)序技術(shù)RNA-seq和大規(guī)模shRNA文庫(kù)技術(shù)揭示circRNA在局限性前列腺癌中表達(dá)特征和生物功能的。 文章導(dǎo)讀：
前列腺癌是人類(lèi)特有的疾病，在歐美是男性最常見(jiàn)的惡性腫瘤之一，在美國(guó)前列腺癌發(fā)病率占第1位，死亡率僅次于肺癌。加拿大多倫多大學(xué)的研究者首先選取了144例有詳細(xì)臨床信息的前列腺癌樣本，進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（RNA-seq），共識(shí)別鑒定了7千多個(gè)circRNA分子，經(jīng)生物信息學(xué)分析顯示，這些circRNA的表達(dá)特征與前列腺癌侵襲轉(zhuǎn)移特性密切關(guān)聯(lián)，隨后采用大規(guī)模shRNA文庫(kù)技術(shù)進(jìn)行敲除驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)其中約11.3% circRNA是前列腺癌細(xì)胞增殖特性密切相關(guān)，并且這些circRNA來(lái)源基因的線性轉(zhuǎn)錄本不影響細(xì)胞增殖，表明circRNA特殊的功能。最后研究人員重點(diǎn)關(guān)注前列腺癌顯著相關(guān)的circCSNK1G3，揭示circCSNK1G3可以與miR-181相互作用調(diào)控細(xì)胞增殖發(fā)揮，有別于現(xiàn)階段研究較多的circRNA海綿機(jī)制，該circRNA在前列腺癌中穩(wěn)定了miR-181的活性，這一發(fā)現(xiàn)提供了circRNA全新的研究思路。 研究?jī)?nèi)容：
1. 局限性前列腺癌的表達(dá)譜分析 作者通過(guò)全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（云序生物提供此項(xiàng)服務(wù)）技術(shù)，對(duì)144例前列腺癌標(biāo)本進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，以圖片的形式展示總RNAs (n=38,359) 和高豐度技術(shù)，對(duì)144例前列腺癌標(biāo)本進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析，以圖片的形式展示總RNAs (n=38,359) 和高豐度RNAs (n=18,152)在各樣本中的分布，并且對(duì)每個(gè)樣本中高豐度的RNA進(jìn)行聚類(lèi)分析，以展示個(gè)樣本間的差異。通過(guò)融合基因分析，大量的融合基因轉(zhuǎn)錄本被識(shí)別，超過(guò)10%的SU2C轉(zhuǎn)移性轉(zhuǎn)錄組發(fā)現(xiàn)復(fù)發(fā)融合，揭示了融合基因與侵襲性局限性疾病有關(guān)。 2. 局限性前列腺癌環(huán)狀RNA表達(dá)譜 作者使用CIRCexplorer共鑒定識(shí)別到了76311個(gè)circRNA分子，其中還包括62個(gè)融合基因來(lái)源的circRNA分子，并且通過(guò)RNase R和擴(kuò)大樣本量對(duì)高可信度環(huán)狀RNA分子進(jìn)行驗(yàn)證。找到組織細(xì)胞特異性表達(dá)的環(huán)狀RNA，以及它們?cè)诓煌M織類(lèi)型中表達(dá)模式；通過(guò)circbase數(shù)據(jù)庫(kù)的環(huán)狀RNA進(jìn)行前列腺疾病相關(guān)分析，同時(shí)對(duì)環(huán)狀RNA對(duì)應(yīng)的親本基因來(lái)源的線性轉(zhuǎn)錄本進(jìn)行分析，探討circRNA與線性RNA的相關(guān)性。 3. 環(huán)狀RNA的差異表達(dá)與前列腺癌的進(jìn)展有關(guān)
研究者對(duì)144個(gè)前列腺癌進(jìn)行了聚類(lèi)分析，與線性RNA相比，環(huán)狀RNA最強(qiáng)模式與它們?cè)诿總€(gè)樣本中的總體豐度相一致。另外，極端circRNA分布的患者的預(yù)后明顯較circRNA分布穩(wěn)定的患者差，同時(shí)極端circRNA index組也與更高的轉(zhuǎn)移發(fā)生率相關(guān)。這種相關(guān)性排除了對(duì)應(yīng)親本來(lái)源的線性轉(zhuǎn)錄本的影響，種種跡象表明這種特異性表達(dá)的circRNA與前列腺癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。 為了評(píng)估這些特異性circRNA的功能重要性，選取前列腺癌細(xì)胞系中數(shù)量最多的2000個(gè)環(huán)狀RNA進(jìn)行shRNA功能缺失篩選，位點(diǎn)靶向于反式剪切序列，然后對(duì)這些環(huán)狀RNA敲除細(xì)胞系進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，同時(shí)耗盡其中的線性RNA以保證篩選的有效性，結(jié)果表明這些特異性的circRNA對(duì)細(xì)胞的增殖產(chǎn)生明顯的促進(jìn)作用，而不是線性RNA。 4. circCSNK1G3的功能特征
環(huán)狀RNA分子circCSNK1G3非常特殊，其環(huán)狀和線性形式表達(dá)豐度相似，經(jīng)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)環(huán)狀RNA形式在四種前列腺癌細(xì)胞系中是必不可少的，相反的，其對(duì)應(yīng)線性轉(zhuǎn)錄本則是非必須的。為了研究circCSNK1G3促進(jìn)細(xì)胞增殖的機(jī)制，研究者在PC-3細(xì)胞系中對(duì)circCSNK1G3進(jìn)行敲除和過(guò)表達(dá)后進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（RNA-seq）分析。GSEA富集分析顯示過(guò)表達(dá)樣品中上調(diào)的許多基因在敲除樣品中下調(diào)，反之亦然。另外兩種環(huán)狀RNA circSTAU2和circGOLPH3也出現(xiàn)了類(lèi)似的模式，說(shuō)明在敲除和過(guò)表達(dá)實(shí)驗(yàn)中觀察到的表型并不是由靶外效應(yīng)引起的。同時(shí)，敲除其線性轉(zhuǎn)錄本CSNK1G3后，并沒(méi)有這種現(xiàn)象。最終證實(shí)circCSNK1G3對(duì)前列腺癌細(xì)胞增殖的促進(jìn)作用與其對(duì)應(yīng)線性轉(zhuǎn)錄本無(wú)關(guān)。 5. circCSNK1G3協(xié)同穩(wěn)定miR-181b/d活性促進(jìn)前列腺癌
環(huán)狀RNA通常與miRNA相互作用發(fā)揮調(diào)控功能，首先通過(guò)預(yù)測(cè)找到了10個(gè)與circCSNK1G3作用的候選miRNA，進(jìn)一步分析了circCSNK1G3與miRNA之間的相關(guān)性，最終確定了與circCSNK1G3表達(dá)顯著相關(guān)的5個(gè)miRNA，分別是miR-181a/b/c/d和miR-196b。通過(guò)circCSNK1G3 pull down（云序生物提供此項(xiàng)服務(wù)）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)只有miR-181b/d顯著富集，敲除circCSNK1G3降低miR- 181b/d豐度，過(guò)表達(dá)增加miR- 181b/d豐度。對(duì)ciRS-7也有類(lèi)似的現(xiàn)象，敲除ciRS-7降低了其相互作用的miR-7。PC-3細(xì)胞系中miR-181b/d 過(guò)表達(dá)顯著降低CBX7豐度，CBX7是一種特征良好的miR-181b靶點(diǎn)，也是前列腺癌的腫瘤抑制因子。與miR-181b/d在circCSNK1G3敲低后下調(diào)一致，CBX7豐度顯著增加。同樣的，在miR-181b/d 過(guò)表達(dá)細(xì)胞系中，細(xì)胞周期基因如CDK1、CDC25A上調(diào)，而在circCSNK1G3敲除細(xì)胞系中下調(diào)。與細(xì)胞周期基因上調(diào)一致，miR-181b/d過(guò)表達(dá)可促進(jìn)PC-3細(xì)胞增殖。更重要的是，miR-181b/d的過(guò)表達(dá)顯著減弱了circCSNK1G3的敲除誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖阻滯。綜上所述circCSNK1G3通過(guò)與miR-181b/d的相互作用促進(jìn)前列腺癌細(xì)胞的增殖，且這種新的調(diào)控方式有別于海綿機(jī)制。 總結(jié)
總結(jié)一點(diǎn)：有充足的經(jīng)費(fèi)，有充足的樣本，利用新分子circRNA做分子標(biāo)志物，結(jié)合機(jī)制，登頂CNS不再遙遠(yuǎn)。
云序生物環(huán)狀RNA平臺(tái)優(yōu)勢(shì):
環(huán)狀RNA 一站式 服務(wù)一直以來(lái)是云序生物的主打產(chǎn)品，嚴(yán)格的質(zhì)控把關(guān)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、出色的生信分析以及貼心的售后服務(wù)造就了多項(xiàng)世界首篇環(huán)狀RNA研究文章，受到了廣大客戶(hù)的一致好評(píng)。迄今為止，云序已經(jīng)積累了超過(guò)10000例環(huán)狀RNA測(cè)序的經(jīng)驗(yàn)，樣本覆蓋20多個(gè)物種以及50多種疾病，客戶(hù)發(fā)表文章達(dá)20篇以上。此外云序生物提供環(huán)狀RNA系統(tǒng)性解決方案，從環(huán)狀RNA篩選、驗(yàn)證、機(jī)制一條龍覆蓋，為科研客戶(hù)打造高分文章。 全文鏈接：
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