Mol Cell：生物物理研究所薛愿超团队提出circTargetMap，揭示circRNA像“分子海绵”隔离mRNA至无膜颗粒，调控基因表达

环状RNA（circRNA）主要通过前体mRNA的反向剪接产生，但其作用靶点及功能机制仍不明确。

2026年3月5日，中国科学院生物物理研究所薛愿超独立通讯在Molecular Cell 在线发表题为“Global mapping of circRNA-target RNA interactions reveal P-body-mediated translational repression”的研究论文。该研究提出circTargetMap——一种利用海马体和十种人类细胞系中通过RNA原位构象测序（RIC-seq）获得的RNA-RNA互作组，在全基因组范围内绘制circRNA靶点的计算框架。该方法共鉴定出117,163个高可信度的circRNA-靶RNA交互作用，其中83%的靶mRNA被多个circRNA结合。

功能研究表明，CDR1as和circRMST通过序列特异性碱基配对将靶mRNA隔离至无膜颗粒——处理小体（P-body）中，从而抑制靶mRNA的翻译，这一过程可能不依赖于AGO2、DICER和微小RNA（miRNA）。为直接捕获颗粒相关的交互作用，作者开发了颗粒RIC-seq（GRIC-seq）方法，揭示了circRNA-靶RNA交互作用在翻译抑制中的广泛作用。此外，致病性变异在circRNA-靶RNA交互位点附近显著富集，提示其可能在疾病中发挥作用。本研究为circRNA功能探索提供了宝贵资源，并为研究无膜细胞器内的RNA-RNA交互作用建立了分析框架。

环状RNA（circRNA）是一类通过前体mRNA反向剪接形成的共价闭合RNA分子，该过程通过连接下游剪接供体与上游剪接受体位点，形成特征性的反向剪接连接（BSJ）。这一机制可在多种基因中产生数以千计的不同circRNA。其中，一部分具有高环状/线性表达比的circRNA——例如CDR1as（亦称为ciRS-7）、circRMST和circHIPK3——表现出极高的稳定性、丰度表达，并在不同细胞类型和组织中持续被检测到，提示其可能具有进化上保守的调控作用。circRNA的表达还呈现细胞类型特异性、组织特异性及发育阶段特异性模式，且在大脑中丰度尤为显著。

尽管circRNA已被证实参与分化、癌症及免疫调控等关键生物学过程，但其作用靶标谱及作用机制仍不甚明确。现有模型提出了circRNA的几种潜在功能，包括作为微小RNA（miRNA）的分子海绵以及隔离RNA结合蛋白（RBP）。最典型的例子CDR1as含有超过70个miR-7的保守结合位点，可调控miR-7的可用性。此外，circRNA似乎也参与转录与剪接的调控。然而，这些功能主要源于孤立的案例研究，是否存在更广泛、可推广的通用机制尚不清楚。

鉴于其单链结构及稳定性，circRNA也可能通过与靶RNA直接碱基配对发挥作用。近期研究利用4′-氨甲基-4,5′,8-三甲基补骨脂素（AMT）介导的补骨脂素交联捕获circRNA-mRNA双链体，随后进行寡核苷酸下拉与高通量RNA测序，探索了这种可能性。这些方法鉴定出数百个与mRNA存在交互作用的circRNA及若干circZNF609-靶RNA配对，但受限于分辨率低、缺乏精确结合位点信息以及依赖费时费力的成对验证。针对circRNA-mRNA结合位点的生物信息学预测亦有尝试，但目前仍缺乏一种可扩展、高分辨率的系统性绘制circRNA-靶标交互作用的方法。

模式机理图（图片源自Molecular Cell ）

本研究提出circTargetMap，一个通过分析RIC-seq数据全局绘制circRNA-靶RNA交互作用的计算框架；RIC-seq是一种可在多种RBP介导下解析天然RNA-RNA相互作用组的技术。将该框架应用于十种细胞系及人/鼠海马体数据后，作者鉴定出117,163个高可信度交互作用。作者发现，CDR1as与circRMST通过直接碱基配对抑制其靶标的翻译——该过程不依赖于Argonaute 2（AGO2）、DICER或miRNA——其机制是将靶标隔离至处理小体（P-body）这类无膜颗粒中。为在颗粒内绘制这些交互作用，作者开发了颗粒RIC-seq（GRIC-seq），实现了在全转录组水平检测P-body内的circRNA-mRNA交互作用。这揭示了一种广泛存在的、由P-body介导的circRNA依赖性翻译抑制机制。此外，致病性变异在circRNA-靶RNA连接区周围显著富集，提示RNA-RNA交互作用的破坏可能与疾病相关。综上，作者的工作揭示了一种先前未被认识的circRNA介导的转录后调控模式，并建立了一个可推广的框架，用于探索无膜隔室中的RNA-RNA交互作用，对生物技术及人类健康具有广泛意义。

原文链接：https://www.cell.com/molecular-cell/fulltext/S1097-2765(26)00038-9