研究揭示环形RNA促进相分离调控肿瘤发展分子机制
环形RNA是由pre-mRNA通过反向剪接形成的闭合环状RNA分子，在生物体内可发挥miRNA海绵、结合蛋白以及翻译成短肽等分子功能来调控各种生理和病理过程。与线性mRNA相比，环形RNA独特的环状结构使其具有更高的稳定性，在细胞内可更稳定地存在。因此，环形RNA更适合作为肿瘤的分子标志物及治疗靶点。目前，大部分环形RNA在肿瘤发生发展中的具体调控功能与分子机制还有待深入研究。
近日，中国科学院北京生命科学研究院研究员赵方庆团队在Advanced Science上发表题为circVAMP3 drives CAPRIN1 phase separation and inhibits hepatocellular carcinoma by suppressing c-Myc translation的研究论文，报道环形RNA circVAMP3通过促进CAPRIN1蛋白相分离，在细胞内形成应激颗粒（stress granules）以阻止c-Myc mRNA的翻译，进而抑制肝细胞性肝癌（HCC）的发生发展。该工作首次证实环形RNA可以通过发挥分子骨架的功能促进相分离形成，从而调控肿瘤的增殖与迁移过程，为恶性肿瘤的研究提供了新的分子标志物和治疗靶点。
首先，该研究对20对肝癌及癌旁样本的RNA-seq数据进行挖掘，筛选到在肝癌中表达显著下调且其母本基因变化不大的环形RNA（circVAMP3）。circVAMP3由VAMP3基因的第3、4外显子通过反向剪接成环，具有与线性VAMP3基因截然不同的表达模式，且与患者的预后显著相关。研究人员利用RNA干扰技术，通过体内外功能实验证明circVAMP3具有抑制HCC细胞增殖和迁移的作用。
然后，对circVAMP3调控肝癌发生的机制进行深入探究。通过对circVAMP3互作分子的筛选发现，circVAMP3可以作为分子骨架与CAPRIN1蛋白的RGG结构域结合，进而招募CAPRIN1-G3BP1复合物，导致蛋白聚集并发生相分离，在细胞中促进应激颗粒的形成。先前的研究表明线性RNA可调控蛋白相分离过程，而该研究首次证实环形RNA也可通过聚集蛋白促进相分离的发生。
随后，进一步发现circVAMP3通过抑制c-MYC蛋白的翻译，进而抑制肝癌细胞的增殖和迁移，并通过共定位研究揭示circVAMP3通过应激颗粒抑制c-Myc翻译的分子机制。除在肝脏中外，circVAMP3在脑、胃、结肠、脾脏、肺、甲状腺、肾脏等其他组织中也可广泛表达，且其在对应的肿瘤组织中表达量均发生下调。研究进一步对不同组织不同肿瘤细胞系对circVAMP3进行干扰实验，发现均可抑制肿瘤细胞的增殖和迁移，这提示circVAMP3广泛参与不同类型的肿瘤发生发展的普适性调控，及其可能成为肿瘤研究共性靶标分子的潜力。
综上所述，该研究首次发现环形RNA具有促进相分离的生物学功能，并系统阐释了circVAMP3、c-Myc和应激颗粒互作对HCC发生发展的调控作用，为环形RNA分子功能研究提供了新角度；揭示了circVAMP3可以作为HCC和其他恶性肿瘤的诊断以及预后判断的理想靶标分子，为环形RNA通过相分离调控肿瘤发生发展的机制研究提供了新思路。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202103817
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