2020年12月7日，國際權(quán)威期刊Nature Methods在線發(fā)表了中科院上海營養(yǎng)與健康研究所（中科院-馬普學(xué)會(huì)計(jì)算生物學(xué)伙伴研究所）楊力研究組與中科院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心陳玲玲研究組和李勁松研究組關(guān)于環(huán)形RNA研究的最新進(jìn)展“Screening for functional circular RNAs using the CRISPR-Cas13 system”。
外顯子反向剪接形成的環(huán)形RNA是一類不具有5' 帽子和3' 尾巴的共價(jià)閉合RNA分子，其與對(duì)應(yīng)的線形RNA在一級(jí)序列上完全重復(fù)。研究組構(gòu)建并優(yōu)化了一系列環(huán)形RNA計(jì)算生物學(xué)研究體系，通過在轉(zhuǎn)錄組高通量測(cè)序數(shù)據(jù)中尋找環(huán)形RNA特異的反向剪接位點(diǎn)，系統(tǒng)高效地揭示了環(huán)形RNA的廣譜表達(dá)、及其特殊加工機(jī)制和功能作用等（Zhang et al, Cell 2014; Zhang et al, Genome Res 2016; Dong et al, Cell Res 2016; Zhang et al, Cell Rep 2016; Dong et al, RNA Biol 2017; Li et al, Mol Cell 2017; Liu et al, Cell 2019; etc）。近期，研究組還構(gòu)建了全新的CIRCexplorer3-CLEAR分析流程，通過對(duì)環(huán)形與線形RNA表達(dá)的直接比較，獲取具有生物潛能的高表達(dá)環(huán)形RNA（Ma et al., Genomics Proteomics Bioinformatics 2019）。然而，迄今仍沒有一種高效的方法可以在體內(nèi)直接區(qū)分一級(jí)序列重復(fù)的環(huán)形RNA與線形RNA，這極大地影響了針對(duì)環(huán)形RNA的功能研究。
在這項(xiàng)最新的合作研究中，科研人員證明了利用CRISPR-RfxCas13d/BSJ-gRNA系統(tǒng)能夠高效地敲低環(huán)形RNA表達(dá)而不影響其親本線形mRNA表達(dá)。更為重要的是，利用RfxCas13d/BSJ-gRNA可編程的特性，研究人員針對(duì)環(huán)形RNA開展了全基因組水平的功能篩選。研究人員針對(duì)環(huán)形RNA的CRISPR-Cas13篩選，構(gòu)建并測(cè)試了一種全新的計(jì)算分析流程Cas13d-mediated circRNA screen （CDCscreen, https://github.com/YangLab/CDCscreen），其可以高效地在細(xì)胞及小鼠體內(nèi)捕獲RfxCas13d/BSJ-gRNA篩選陽性的環(huán)形RNA功能分子，并用于進(jìn)一步的調(diào)控機(jī)制研究。CRISPR-RfxCas13d/BSJ-gRNA篩選、CDCscreen計(jì)算分析體系的建立及其應(yīng)用，為全面和深入理解環(huán)形RNA的生物學(xué)功能提供了新的技術(shù)選擇和理論支持。
中科院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心陳玲玲組李斯琪博士和李響博士，中科院上海營養(yǎng)與健康研究所（中科院-馬普學(xué)會(huì)計(jì)算生物學(xué)伙伴研究所）楊力組博士生薛尉，和中科院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心李勁松組博士生張麟為該項(xiàng)研究論文的共同第一作者，陳玲玲研究員、楊力研究員和李勁松研究員為該論文的共同通訊作者。本項(xiàng)研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)、國家自然科學(xué)基金委、Howard Hughes Medical Institute (HHMI)、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)和中科院青促會(huì)等項(xiàng)目的資助。
圖示：CDCscreen計(jì)算分析流程用于鑒定CRISPR-RfxCas13d/BSJ-gRNA系統(tǒng)具有潛在生物功能的circRNA。
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