农学院樊龙江教授团队植物环化RNA（circRNA）研究取得进展

发表日期：2017-03-20 10:32PM 阅览次数：

农业与生物技术学院樊龙江教授团队在植物非编码环状RNA（circular RNA；circRNA）方面取得最新研究成果“PlantcircBase: a database for plant circular RNAs”，在线发表在Molecular Plant（5年IF=6.885），论文链接：http://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(17)30074-6。这是该团队整合自身和其他研究团队鉴定的植物circRNA而建立的国际上首个植物circRNA数据库。该数据库提供了最为完整的植物circRNA基因集和circRNA-miRNA-mRNA互作信息、circRNA可视化、circRNA预测等工具。该团队最近三年在植物circRNA领域持续开展研究工作，已连续在Bioinformatics、New Phytologist、RNA Biology等刊物上发表多篇论文。

图1 PlantcircBase主页（http://ibi.zju.edu.cn/plantcircbase/）

circRNA是一类呈封闭环状结构的、不易被RNA外切酶降解的非编码RNA分子，是近年来RNA研究领域的一个热点。其实早在30多年前circRNA已被发现，但是由于实验条件与技术的限制，最初的circRNA被认为是转录的“垃圾”和“噪音”。直到近5年，circRNA的合成机制和功能才慢慢被揭示。研究发现circRNA的其中一个重要功能是作为miRNA海绵（miRNA sponge）：由于circRNA序列上富含miRNA结合位点，可以在细胞中结合相应的miRNA，从而影响miRNA靶基因的表达水平。然而，目前大部分关于circRNA的研究集中在人类和动物上，对于植物circRNA研究非常少。

樊龙江教授团队结合生物信息学与作物学专业优势，紧跟研究前沿，近年来在植物circRNA领域取得一系列成果：（1）由于目前主要circRNA鉴定方法都是根据人类和动物基因组设计，不同方法之间在植物上预测的重复性很差，因此考虑到植物与动物基因组和基因结构之间的特征差异，建立一个专门针对植物的circRNA鉴定方法和软件变得非常迫切，对植物后续的circRNA特征及功能研究非常重要。樊龙江教授团队为此开发了一个针对植物circRNA大规模鉴定的方法及其软件“PcircRNA_finder”，它可在植物中鉴定出高可信度的circRNA。这是第一个专门为植物设计的circRNA鉴定软件（Chen et al., 2016, Bioinformatics）；（2）目前所有的circRNA预测软件都只给出该circRNA的起始和终止位置，而circRNA内部的序列却无法确定（可能存在剪切、可变剪切等）。为此，樊龙江教授团队提出了一个拼接circRNA序列全长的方法及其软件“circseq-cup”。利用该方法对水稻circRNA全长序列的拼接和分析发现，水稻circRNA普遍存在可变剪切，并且剪切的位置大多在非GT/AG信号位点（非经典剪切位点），这与动物中circRNA的剪切位点大多在经典剪切位点（GT/AG）不同（Ye et al., 2016, RNA Biology）；（3）樊龙江教授团队在水稻和拟南芥基因组上大规模鉴定circRNA，首次阐述了circRNA在植物基因组中普遍存在，circRNA的表达与其母基因表达存在关联，并且circRNA在植物中的形成机制与动物和人类中有些不同（Ye et al., 2015, New Phytologist）。同时，针对水稻，该团队在其发育和产量形成的关键时期，大规模测定并鉴定circRNA，累计获得了4万多个水稻circRNA基因，这是目前最为完整的水稻circRNA基因集。为此，樊龙江教授团队结合自身团队鉴定的水稻和拟南芥circRNA和其他研究团队发表的植物circRNA数据，建立了植物上首个circRNA数据库“PlantcircBase”（http://ibi.zju.edu.cn/plantcircbase/）（Chu et al., 2017, Molecular Plant）。该数据库收集了已发表的水稻、拟南芥、玉米、番茄和大麦5个物种的circRNA数据，包括已经被实验验证的circRNA及其相应引物、circRNA-miRNA-mRNA互作信息等。除此之外，该数据库还提供circRNA可视化、circRNA预测等工具，为植物circRNA的后续研究提供了便捷和重要基础。

图2水稻可变剪切形成的circRNA（蓝色内圈）

上述成果发表的文章清单：

(1) Ye Chuyu, Chen Li, Liu Chen, Zhu Qian-Hao, Fan Longjiang. Widespread non-coding circular RNAs in plants. New Phytologist, 2015.（http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.13585/abstract）

(2) Chen Li, Yu Yongyi, Zhang Xingchen, Liu Chen, Ye Chuyu, Fan Longjiang. PcircRNA_finder: a software for circRNA prediction in plants. Bioinformatics, 2016.（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=27493192）

(3) Ye Chuyu, Zhang Xingchen, Chu Qinjie, Liu Chen, Yu Yongyi, Jiang Weiqin, Zhu Qian-Hao, Fan Longjiang, GuoLongbiao. Full length sequence assembly reveals circular RNAs with diverse non GT/AG splicing signals in rice. RNA Biology, 2016.（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/?term=27739910）

(4) Chu Qinjie, Zhang Xingchen, Zhu Xintian, Liu Chen, Mao Lingfeng, Ye Chuyu, Zhu Qian-Hao, Fan Longjiang. PlantcircBase: a database for plant circular RNAs. Molecular Plant, 2017.（http://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(17)30074-6）

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