研究组前期的合作研究系统揭示了内含子互补配对序列对环形RNA表达的关键作用(Zhang et al., Cell 2014)和不同内含子互补配对序列的竞争配对导致的环形RNA可变反向剪接图谱(Zhang et al., Genome Res 2016)。在这项最新的研究工作中,科研人员首先对人和小鼠中的环形RNA表达进行系统性比较分析,发现人源的环形RNA不仅在种类和数量上比小鼠更为丰富,而且表达量较高。通过建立的全新计算分析流程(CSI),研究人员系统衡量了不同物种中的顺式作用元件对环形RNA生成的作用,阐明了人基因组中所蕴含的大量Alu序列具有更强的互补配对能力,其可以显著地提高反向剪接的效率,进而促进环形RNA的生成加工。虽然小鼠基因组内含有的SINE序列可以互补配对,但是其配对能力远小于灵长类特有的Alu序列,这可能是导致小鼠中环形RNA数目和表达都大大减少的重要原因之一。进一步在人、小鼠、果蝇和线虫中的比较研究表明,环形RNA的表达随着物种复杂性的增加而显著提高,其与基因组中特殊SINE序列的存在密切相关,提示基因组中SINE的快速进化对环形RNA的产生具有显著的调控作用。这一最新的研究表明了人基因组中所蕴含的大量Alu序列是环形RNA在人中高表达的主要原因之一,为深入探索环形RNA的快速进化及其在物种间的功能差异奠定了坚实的理论基础。
该项研究在杨力研究员和陈玲玲研究员的共同指导下,由计算生物学研究所博士研究生董瑞和马旭凯共同完成,并得到了国家基金委、科技部和中科院的经费支持。(计算生物学所)
文章链接

人基因组中的Alu序列(A)和小鼠中的SINE序列(B)对环形RNA的产生至关重要,这些重复序列的快速进化与环形RNA的物种差异表达密切相关。