分子细胞:体外环状RNA合成免疫原性机制的发现

资料来源：分子细胞科学卓越创新中心，2021年12月-29 08:17

分子细胞在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所)研究员陈玲玲课题组对环状RNA的最新研究进展，标题为免疫最小化的RNA圈作为潜在的PKR抑制剂。通过比较体外不同方法合成的环状RNA的特性

分子细胞在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与研究所)研究员陈玲玲研究组对环状RNA的最新研究进展，标题为作为潜在pkr抑制剂的免疫最小化RNA圈。本研究通过对比分析体外不同方式合成的环状RNA的特性，阐明了体外合成环状RNA的免疫原性问题和分子机制，发现无免疫原性、双链结构的环状RNA能有效抑制天然免疫因子PKR的激活，揭示了体外合成环状RNA治疗PKR异常激活相关疾病的应用潜力。该工作为进一步研究环状RNA在自然免疫中的作用和机制奠定了基础，为环状RNA干预和治疗炎症性疾病提供了新的途径。

大部分环状RNA来自外显子的反向剪接，通过共价键形成闭环结构。研究发现，这类分子具有独特的生成和加工过程，不同于线性RNA的折叠构象，稳定性高。这些特性使得环状RNA在基因表达调控中具有重要功能，包括参与信号转导、细胞增殖、自然免疫调节等。(详见Review Chen，Nat Rev Mol Cell Biol 2020)，并具有独特的应用潜力，如环状RNA可通过双链区抑制的异常磷酸化(Liu等，Cell 2019)。可用作功能蛋白表达的翻译(Wesselhoeft等人，Nat Commun 2018；Cell 2019)等。

研究环状RNA体外合成的潜在应用，需要关注两个重要问题，一是如何提高环状RNA体外合成的效率，二是合成的环状RNA是否具有免疫原性。一方面，有研究指出，体外合成的环状RNA可被天然免疫受体RIG-I识别，进而引起细胞内天然免疫反应(Chen等，Molcell 2017mol Cell 2019)；另一方面，有研究者认为体外合成的环状RNA不具有免疫原性(Wesselhoeft等，Mol Cell 2019)，并指出细胞内免疫反应是由环状RNA中微量线性RNA的污染引起的。为了澄清上述问题，陈玲玲研究组首先比较了体外不同方法合成的环状RNA的效率和免疫原性。目前已知的体外合成环状RNA的方法主要有两种：T4 RNA连接酶催化的直接分子内连接成环，以及基于I型内含子核酶的自剪接成环。实验结果表明，T4 RNA连接酶合成的环状RNA，包括可作为核酸适体的环状RNA和可翻译的环状RNA，不会在细胞内引起自然免疫反应，但T4噬菌体和Anabeana两种不同的I型内含子自剪接形成的环状RNA，可以在细胞内引起自然免疫反应。进一步对比分析不同环化方法合成的环状RNA的序列和二级结构发现，基于T4 RNA连接酶合成的环状RNA仅引入1 ~ 3个外源核苷酸，而两个I型内含子在体外自剪接形成的环状RNA将分别引入74或186个外源核苷酸。研究人员利用改进的circSHAPE-MaP技术(Liu等，Cell 2019)进一步分析了不同途径合成的环状RNA的二级结构，发现这些外源序列的引入会改变靶环状RNA的折叠构象，比如与环状RNA的内部序列配对，或者外源序列本身形成稳定的双链结构。研究表明，型内含子从剪接到环中引入的外源序列可能是t

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