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CircRNA是眼病研究中的一颗新星 [复制链接]

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论文:CircRNAIsaRisingStarinResearchesofOcularDiseases(CircRNA是眼病研究中的一颗新星)

摘要

一种新发现的非编码RNA亚类--环状RNA(CircRNAs)是由共价闭环结构的反向剪接机制产生的。它们不仅是微RNA(MiRNAs)和蛋白质的海绵,而且还调节基因表达和表观遗传修饰,转化为多肽,产生假基因。

圆环RNA表达失调为人类各种疾病的病因学开辟了新的篇章,包括癌症和心血管疾病、神经退行性疾病和眼病。近年来的研究发现,cRNA在各种眼病的发病机制中起着重要的作用,是诊断和评估眼病进展和预后的有希望的生物标志物。

针对圆环RNA的干预为开发治疗这些眼病的新方法提供了见解。本文综述了圆环RNA的性质、生物发生和功能的研究现状,以及与糖尿病视网膜病变、年龄相关性*斑变性、早产儿视网膜病变、青光眼、角膜新生血管化、白内障、翼状胬肉、增生性玻璃体视网膜病变、视网膜母细胞瘤和眼黑色素瘤等眼病相关的研究进展。

导言

(A)CircRNA分类CircRNA可分为内含子圆环RNA(CiRNA)、外显子圆环RNA(EcircRNA)和外显子内含子圆环RNA(ElciRNA)。

(B)圆环RNA生物发生的外显子跳跃或套索驱动机制。Lariats含有跳过外显子和内含子,可以产生特定的RNA和EIciRNA。而ciRNA是由一个在5‘剪接位点(Ss)具有特殊富谷元素和3’分支点处含有富C元素的套索内含子产生的。

(C)直接反向剪接或RNA配对驱动的圆环RNA生物发生机制。内含子中的特殊元件如反转重复Alu元件和反向互补匹配(RCMs)和特殊RNA结合蛋白(RBPs)如NF90/、颤抖(QKI)和肌盲(MBL)都能促进RNA配对。而腺苷脱氨酶作用于RNA1(ADAR1)则能抑制RNA配对,降低环RNA的表达。

(D)圆环RNA从细胞核到细胞质的易位。以URH49和UAP56为基础,将短小(nt)和长(1,nt)的圆环RNA分别导入细胞质。

(E)被包装成外体。CircRNAs可以通过输出外显子来执行调控功能。(1–6)圆环RNA的功能。

(1)与miRNAs互动。CircRNA可以作为miRNA海绵,促进miRNA靶向基因的翻译。但某些miRNAs会以Ago2切片依赖的方式引发圆环RNA变性,从而导致结合miRNAs的释放。

(2)与蛋白质相互作用。CircRNA可以作为蛋白质的转运体、诱饵或支架,并调节其活动。

(3A至c)调节基因转录、剪接和翻译。(3A)CircRNAs可以通过竞争特定的RBPs来抑制基因的翻译。(3B)CiRNA和EclipRNA通过与POLⅡ相互作用促进亲本基因转录。(3C)圆环RNA的生物发生与典型剪接竞争,crcRNA等能调控基因剪接。

(4)转化为蛋白质或多肽。圆环RNA(CircZNF)在其序列中具有内部核糖体进入位点(IRES),可以翻译。环RNA翻译也可以由N驱动6-甲基腺苷(M)6(A)以一种与上限无关的方式进行修改。

(5)产生假基因。

(6)调节表观遗传的改变。CircRNAs可以调节表观遗传修饰,如DNA或组蛋白甲基化。

环状RNA的性质

·富足

·专一性

·守恒

·稳定度

视网膜疾病糖尿病视网膜病变

糖尿病视网膜病变(DR)是糖尿病(DM)患者常见的微血管并发症,是糖尿病患者视力损害和失明的主要原因之一。糖尿病相关应激可导致视网膜血管早期和普遍受损,内皮细胞(Ecs)失衡可增加血管渗出和*斑水肿,促进视网膜血管生成。

血管内皮生长因子(VEGF)异常表达与晚期糖基化终产物、氧化应激、活化蛋白激酶C和磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/Akt信号通路的结合也被认为是DR血管功能障碍的基础。

早产儿视网膜病变

早产儿视网膜病变(ROP)是一种视网膜血管增生性疾病,主要发生于早产儿,可引起失明。

ROP的发病机制分为两个阶段:第一阶段是早产后高氧诱导的不完全性视网膜血管生长,第二阶段是缺氧驱动的病理性血管增生。目前的消融治疗,注射抗血管内皮生长因子药物和其他相对有效的治疗有助于减少失明和改善患者的长期预后。

年龄相关性*斑变性渗出性老年性*斑变性

老年性*斑变性(AMD)是老年人不可逆失明的主要原因之一.根据脉络膜血管是否破坏视网膜,AMD分为渗出型AMD和萎缩型AMD。

渗出型AMD又称新生血管性AMD(NAMD)或湿型AMD,其特征是脉络膜新生血管(CNV)导致视网膜色素上皮(RPE)破裂,脂质和血液渗漏,纤维结疤(纤维结疤)。

眼内注射抗VEGF药物是目前治疗NAMD的主要方法。环RNA调控失调是否与NAMD的发生有关,是近年来研究的热点。

萎缩性老年性*斑变性

萎缩性AMD又称干型AMD,其特征是RPE、绒毛膜和光感受器。RPE细胞可以通过重要的活动来维持视网膜功能,如光吸收、营养或代谢废物的运输以及生长因子的分泌。

RPE异常,如去分化和变性,强调了早期萎缩性AMD的发病机制,RPE的保护策略将是一种很有前途的治疗方法。

青光眼

因为cRNA是丰富的,保守的,并且在中枢神经系统中动态地表达。它们在调节神经退行性疾病。青光眼是一种不可逆转的进行性视网膜神经退行性疾病,是全世界第二大致盲原因。

它是由视网膜神经节细胞(RGCs)进行性丢失引起的。延缓或阻止青光眼进展和帮助RGC生存的唯一方法是通过手术和药物降低眼压。

白内障年龄相关性白内障

白内障的特点是失去了人的晶状体的透明度。严重的混浊最终导致视力损害或失明。白内障可按病因分类:年龄相关的白内障、先天性白内障和继发性白内障(其他因素引起的白内障,如糖尿病性白内障)。

ARC的发病机制可包括人晶状体上皮细胞(HLECs)不溶性晶体蛋白的积累和生物活性失调,如细胞生长异常、细胞死亡和分化。虽然白内障手术是治疗白内障的有效方法,但对白内障手术的需求迅速增长,给社会带来了巨大的经济负担。一种更精确的分子机制正在被研究,以寻找有前景的替代药物治疗ARC。

糖尿病性白内障

白内障通常发生在较早的年龄,并且在糖尿病患者中进展更快。HLECs的增殖、凋亡和自噬往往是由高血糖、高渗微环境和抗氧化系统受损所致。糖尿病患者白内障手术应谨慎进行,并发症发生率高。针对糖尿病性白内障发病机制以延缓或限制其发病和进展的干预措施尚不清楚。

结语

总之,通过对循环RNA的进一步认识和高效的高通量测序,结合生物信息学工具,越来越多的环状RNA引起了研究者的兴趣。环RNA在调节不同的分子、信号通路、病理生理活动和疾病中起着至关重要的作用。

在此,我们以我们的理解为基础,描述了圆环RNA的特性、生物发生和功能的现状,并介绍了眼病范围内圆环RNA研究的最新进展,以帮助我们专注于这颗正在崛起的恒星的研究。

主要的发现是,特定的转录调控失调可以作为潜在的生物标记物,并成为治疗干预的有希望的候选。然而,除了表1目前仍有许多未知的环RNA可以影响眼睛的发育和眼部疾病的发病(比我们在本文中讨论的疾病更多),因此迫切需要更多的研究。

END

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