环状RNA：皮肤病研究的新武器

许金辉，宋秀祖

（浙江中医药大学第四临床学院附属杭州市第三人民医院，杭州310009）

环状RNA（circRNA）是一类非编码RNA分子，以共价键形成环形闭合结构，多见于真核细胞，在进化过程中有高度保守性。2012年Salzman等[1]通过RNA-Seq方法首次报道了circRNA，成为继微小（miRNA）及长链非编码RNA（LncRNA）之后又一研究热点。circRNA与线性RNA相比可以长时间存在，比较稳定，作为生物学标记物及治疗靶点极具研究前景。本文综述了近年来circRNA在皮肤病中的研究进展。

1 circRNA概况

1.1 circRNA结构 circRNA是信使RNA（mRNA）在剪接过程中5’端与3’端剪接到一起，从而形成首尾相接的新型环状RNA分子。circRNA上有许多miRNA应答元件（MREs），MREs可以结合多个miRNA，因而又称circRNA为miRNA海绵[2-3]。

1.2 circRNA功能

1.2.1 circRNA可作为miRNA海绵 miRNA是一种大约有22 nt的非编码RNA，可以在细胞质中与mRNA的3’端的非翻译区域特异性结合，从而导致mRNA翻译被抑制或阻断。circRNA则可以通过多个MREs元件与miRNA结合，间接调节mRNA表达水平。关于circRNA与miRNA关系的研究最早见于2013年的Nature杂志，研究证实CDR1基因起源的环状RNA可以结合吸附miR-7，从而降低miR-7的活性，间接上调miR-7相关靶基因的表达[2-3]。Hsa_circ_0013958可通过MREs结合miR-134抑制其表达，从而上调被miRNA-134抑制的细胞周期蛋白D1表达，在促进肺腺癌进展中可能发挥作用[4]。

1.2.2 circRNA调节mRNA circRNA可以降低Pre-mRNA选择性剪接的效率，发挥基因调节作用。circRNA通过与其线性对应物竞争，抑制亲本基因表达[5]。circRNA可阻止RNA结合蛋白（RBP）与相应mRNA结合，达到抑制mRNA翻译的作用。如circ-PABPN1与人类抗原R（HuR）结合，可以阻断HuR与PABPN1转录物的相互作用，从而抑制PABPN1翻译[6]。

1.2.3 circRNA调节蛋白 circRNA能直接编码蛋白，参与构成蛋白复合体，也可通过结合蛋白来调控蛋白活性。到目前为止，只有丁型肝炎病毒的circRNA可在真核细胞中编码蛋白质，即丁型肝炎病毒抗原。将内部核糖体进入位点（IRES）放置于环状RNA中，允许circRNA翻译起始，circRNA均可在人工环境中合成蛋白[8-10]。circ-SRY可以结合阿格蛋白并进行剪切，抑制其翻译并最终促进阿格蛋白降解[1]。circ-Foxo3可以充当细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）2和CDK抑制剂p21的支架，促进二者之间的相互作用[11]。

1.2.4 circRNA在一定程度上调节rRNA与tRNA INK4基因中有一种反义非编码RNA的环状形式（circ-ANRIL），其可以结合60S-前核糖体组装因子、pescadillo核糖体生物合成因子（PES）1，阻断核糖体RNA（rRNA）的成熟[12]。circRNA也是转移RNA（tRNA）生物发生的重要中间体，circRNA中间体生成可以逆转置换tRNA的5'和3'顺序[13-14]。

1.3 circRNA表达调控

1.3.1 circRNA过表达 促进circRNA过表达的载体，往往会导致线性RNA过表达。研究证实新表达载体通过采用重复碱基配对的侧翼内含子，做到只控制circRNA过表达，而线性RNA表达不受影响[15]。

1.3.2 circRNA低表达 通常诱导低表达的方法是利用siRNA敲减circRNA。但特异性siRNA的设计、靶向敲减circRNA都是较大的难题。目前研究证实了内含子元件互补配对于circRNA生成的重要性[16-17]，为找到降低circRNA表达的新方法奠定基础。使用CRISPR破坏一个内含子互补序列，可以消除来自其内源基因座的circ-GCN1L1表达[18]。CRISPR可常规用于模型生物，促进产生缺失突变体，这种方法可被用于制备circRNA敲除动物模型，进而控制circRNA低表达。

2 circRNA与皮肤病

2.1 circRNA与皮肤肿瘤 circRNA是皮肤肿瘤的研究热点之一。circRNA_0084043不仅在黑素瘤组织中显著上调，同时在人类黑色素瘤细胞系（A375，SK-MEL-1，SK-MEL-5，A875） 与人类表皮黑色素细胞也呈特征性升高。研究证实circRNA_0084043可作为miRNA海绵直接与miR-153-3p结合，miR-153-3p可靶向结合Snail基因，因此circRNA_0084043-miR-153-3p-mRNA这个内在调控网络可在黑素瘤中发挥促癌作用[19]。在人类皮肤鳞癌中共有322个circRNA表达有差异性，其中143个circRNA特征性上调，179个特征性下调。有23个miRNA可与异常circRNA的MREs相结合[20]。在人类基底细胞癌中发现有23个circRNA表达特征性上调和48个circRNA表达特征性下调，其共有354个可能结合的miRNA[21]。circRNA在皮肤肿瘤发病中的确切机制尚需要进一步研究。

2.2 circRNA与炎症性皮肤病

2.2.1 circRNA与系统性红斑狼疮（SLE） SLE患者T细胞中有127个circRNA表达明显异常，其中特征性降低的hsa_circ_0045272可能通过下调其特定的 ceRNA NM_003466（PAX8）表达，进一步促进T细胞凋亡。但hsa_circ_0045272及其他表达异常的circRNA如何在SLE中发挥作用，尚需要进一步研究证实[22]。SLE患者CD4+T细胞有12个circRNA表达显著增加，2个circRNA表达显著减少。其中hsa_circ_0012919表达减少后，DNMT1表达增加，CD70、CD11a表达下降，并可逆转CD70、CD11a的DNA低甲基化[23]。Hsa_circ_0012919可通过MRE元件与miRNA-125a靶向结合，miR-125a结合转录因子KLF13，进而参与调节炎性趋化因子RANTES的分泌，而RANTES与SLE发病密切相关。进一步研究证实：SLE患者血浆中共有112个circRNA表达明显异常，hsa_circRNA_407176和hsa_circRNA_001308表达水平在SLE血浆和单核细胞中均显著降低[24]。hsa_circRNA_407176和hsa_circRNA_001308可能是SLE潜在生物学标志物，需要更多的研究证实。

2.2.2 circRNA与痤疮 痤疮患者皮损中共有538个circRNA表达明显异常，包括271个circRNA表达显著上调和267个circRNA表达显著下调。经过GO和KEGG通路分析，异常表达的circRNA主要参与炎性反应、新陈代谢和免疫反应。其中5个候选 circRNA（circRNA_0084927，circRNA_0001073，circRNA_0005941，circRNA_0086376和 circRNA_0018168）被证实在严重痤疮中显著下降[25]。这5种circRNA预测可与213种miRNA相互作用并调节相关靶基因表达。其中部分circRNA与miRNA的结合有重合作用，例如miR-145-5p已被证实可以与 3种 circRNA靶向结合（circRNA_0005941，circRNA_0086376 和 circRNA_0018168），展示出复杂交织的内在调节网络，为严重痤疮患者治疗带来了新思路。

2.2.3 circRNA与银屑病 银屑病间充质干细胞中发现129个circRNA表达有明显差异性，其中123个circRNA呈特征性上调，6个circRNA呈特征性下调。在其中挑选7个circRNA，同时预测可能与这7个circRNA关系密切并且与银屑病关系密切相关的 miRNA，例如 miR-17-5p、miR-30e-5p、miR-142-3p/5p、miR-369-3p、miR-184、miR-4490、miR-654-3p、miR-423-5p等。经过qRT-PCR证实，这7个circRNA在患者中表达特征性上调[26]。这表明银屑病皮损间充质干细胞中circRNA表达水平有差异性。新近研究发现银屑病皮损与非皮损区存在circRNA表达差异，其中hsa_circ_0061012在皮损区域显著上调，此circRNA上最多的MREs元件是hsa-miR-7157-5p，hsa-miR-4769-3p，hsa-miR-6817-5p，hsa-miR-4310和hsa-miR-6882-3p。经过GO分析，这可能对银屑病发展有重要作用。推测hsa_circ_0061012可能是银屑病的生物标志物[27]。

2.3 circRNA与皮肤光老化 UVA照射皮肤成纤维细胞后，特征性上调的circRNA有7个，特征性下调的circRNA有4个，这4个circRNA与COL1A1、COL3A1、COL6A1、COL6A2 基因表达相关，而这些基因参与皮肤胶原蛋白的合成[28]，临床上光老化皮肤胶原蛋白增粗卷曲，这提示circRNA可能通过参与调控胶原蛋白合成，从而在皮肤光老化中发挥作用。

3 小结

circRNA目前在皮肤科的研究主要集中在皮肤肿瘤和炎性反应相关性皮肤病，随着研究的日益发展，circRNA在皮肤病中的作用越来越受到重视。由于circRNA呈环状结构，比线性RNA的在临床和实验中的应用更有优势，不仅可以作为生物标记分子，也可以作为新的治疗手段。深入研究circRNA与皮肤病的关系对临床大有裨益。