环状RNA的可变剪接研究又一新作

近日，陈玲玲教授与杨力教授再次合作发表了一项环状RNA研究的重要成果，系统分析了环状RNA中可变剪切的情况，相关成果于6月30日在线发表于Genome Research杂志(Zhang et al., 2016)。 

新的分析方法：

环状RNA中可变剪切的情况还没有得到很好的研究，前不久中科院北京生命科学研究院计算基因组实验室赵方庆教授团队在Nature Communication刚刚发表文章针对该问题进行了深入分析。陈玲玲教授和杨力教授也在同时意识到这一问题并开展了类似的工作。在本文中，作者在原有的Back-splice分析工具CIRCexplorer的基础上整合了更多的比对算法工具，得到升级版的分析工具：CIRCexplorer2。

 

图1 可变的Back-splice剪切与经典RNA可变剪切类型模型（来自(Zhang et al., 2016)）

为有效的同时分析Back-splice剪切及可变剪切（alternative splice junctions），在CIRCexplorer2流程中，作者做了四个方面的改进：1. 作者引入更多的比对算法，包括STAR、MapSplice、segemehl。从分析的结果来看，这些算法所获得的结果非常吻合，但整合多种算法的方案似乎能获得更有效的分析结果。2. 不含Poly A的RNA-Seq数据（p(A)− RNAseq）中正常mapping至基因组的结果不是简单的排除，而是进一步用于后续分析。3. TopHat分析后无法正确mapping的但在TopHat-Fusion分析中可mapping 的Reads反复与已有的外显子注释或新外显子注释进行比对分析，尽力避免漏掉有效的信息。

 

图2 CIRCexplorer2流程（来自(Zhang et al., 2016)）

有什么重要发现？

作者利用该技术流程，从13种人类细胞中发现了大约一万多种环状RNA中的可变剪切方式，相关的数据收集于数据库CIRCpedia中。

 

图3 基于CIRCexplorer2流程发现的万余种环状RNA剪切变体（来自CIRCpedia网页）

得益于作者的重新注释外显子的设计思路，在CIRCexplorer2流程中作者发现了数千种环状RNA特有的外显子序列。

 

图4环状RNA剪切变体中发现特有的外显子序列（来自CIRCpedia网页）

理论上的四种可变剪切方式在环状RNA中均有发现，这与赵方庆教授刚刚发表的文章结论一致。5’或3’选择近端或远端拼接位点会因细胞类型不同而有巨大差异，这说明环状RNA的形成与可变剪切方式与细胞类型关系非常密切。作者也通过信息分析结合体外表达验证的思路针对环状RNA环化位点周围的反向互补序列对可变剪切的影响进行了分析，结果表明反向互补序列的分布的确能影响环状RNA的可变剪切形式。

 

图5内含子反向互补序列影响环状RNA可变剪切方式 （来自(Zhang et al., 2016)） 

环状RNA中存在特有的外显子序列：

作者在分析环状RNA可变剪切序列所对应的外显子序列中，发现了数千种环状RNA独有的外显子！它们无法直接与已注释的线性RNA中存在的外显子序列匹配，也不是完整的内含子序列，而是新形式的外显子！这类外显子的保守性明显低于已注释的外显子，在不同细胞中呈现高度多样性，个别的能在多种细胞中同时检测到。这说明RNA可变剪切方面还有很多未知的机制需要进一步的研究。

参考文献：

Zhang, X.O., Dong, R., Zhang, Y., Zhang, J.L., Luo, Z., Zhang, J., Chen, L.L., and Yang, L. (2016). Diverse alternative back-splicing and alternative splicing landscape of circular RNAs. Genome Res.

CIRCpedia网址：http://www.picb.ac.cn/rnomics/circpedia