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circRNA即环状RNA,顾名思义这种RNA是一个闭合的环状结构,经过反向剪切backsplicing形成的 ,示意图如下
从该示意图可以看出,同一个pre-mRNA可以产生多个circRNA异构体,根据包含的exon和intro的个数,分成了以下四类
- single exon circRNA
- multi-exon circRNA
- exon-intron circRNA
- intronic circRNA
产生circRNA的基因通常称之为host gene, 也叫来源基因。
目前针对环状RNA的研究,有两种建库方式,一种就是去rRNA的文库,这种文库中同时包含了mRNA,lncRNA,circRNA等多种RNA分子,一次可以获得多种RNA分子的信息,缺点就是circRNA占比较低,如果想要挖掘更多的circRNA,需要更大的测序量;另外一种是用RNA酶消化线性RNA,从而实现环状RNA的富集,这种方式适用于只研究cicrRNA的情况。
拿到测序数据之后,首先要做的就是去预测其中的环状RNA分子,目前主流的软件有以下几种
- find_circ
- CIRI
- CIRCexplorer
- MapSplice
- circRNA_finder
环状RNA分子头尾相接的部分称之为连接点breakpoint, 上述检测circRNA的软件本质上都是去识别覆盖到连接点两侧的reads, 然然用检测到的reads数目来作为circRNA的表达量。定量之后,就可以进行差异分析,识别与特定实验条件或者疾病相关的circRNA。
在最初的研究中,circRNA被划分为ncRNA的一种,更多的探索其在生命活动中的调控作用,比如研究疾病相关的circRNA等,另外circRNA还可以作为miRNA sponge与miRNA结合,从而通过ceRNA调控机制发挥作用。
近几年有科学家发现了部分circRNA具有编码潜能,通过IRES元件实现翻译过程,打开了环状RNA研究的新视角。从生物信息的角度, 就是通过CPAT, IRESfinder等软件去分析circRNA的编码潜能。
在后续文章中,会详细介绍相关软件和数据库的用法。
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