CircRNAs：在耐药肿瘤中的生物发生、功能和作用

摘要
       靶向治疗是肿瘤治疗的一种新方法，它能特异性杀死肿瘤细胞而不影响正常细胞。然而，在治疗过程中，肿瘤细胞往往会对靶向药物产生耐药性。环状RNA(Circ RNA)是具有独特结构和重要功能的单链RNA分子。随着RNA测序技术的发展，已发现CircRNAs在肿瘤耐药细胞中广泛存在并发挥重要的调控作用。在这篇综述中，介绍了CircRNAs研究的最新进展，并总结了其调控的各种机制。此外，还综述了CircRNA在肿瘤化疗耐药性中的作用，并探讨了CircRNA调控在肿瘤耐药性治疗中的临床价值。

背景
       随着研究的进展，环状RNA的各种生物学功能已被揭示。环状RNAs可以作为microRNAs(miRNAs)的“海绵”，影响miRNA靶基因的功能。此外，环状RNA可以与特异性的RNA结合蛋白(RBPs)结合，从而影响亲本基因的功能。有趣的是，越来越多的证据表明，环状RNA可以编码参与肿瘤发病机制和进展的蛋白质/多肽。环状RNA的独特特性和生物学功能表明了环状RNA在肿瘤发生、增殖、转移、侵袭和耐药性中的重要性，这也表明环状RNA有可能作为生物标志物和肿瘤治疗靶点。
       肿瘤治疗中，耐药性的产生意味着肿瘤细胞可以逃避不同结构和功能的抗肿瘤药物的作用，耐药性已经成为肿瘤治疗的重要障碍。尽管已经进行了广泛的研究，但肿瘤耐药的机制和应答仍不清楚。多项研究表明，miRNAs和长非编码RNA(lnc RNAs)与化疗耐药相关。然而，关于环核糖核酸参与耐药性和潜在调控机制的信息很少。
       在本综述中，简单概述了环核糖核酸的生物合成和临床意义，并描述了耐药肿瘤中环核糖核酸的差异表达。我们强调CircRNAs的潜在调节机制，为临床治疗提供依据。

环状核糖核酸的生物发生和特征

环核糖核酸的生物学起源

CircRNAs根据其来源分为三类：外显子CircRNAs(ECI RNA)、外显子-内含子 CircRNAs (EIciRNAs)和内含子CircRNAs(CiRNAs)。环状RNA生物发生的机制如下图1中所示。

       CircRNA的生物合成受多种因素调控。此外，CircRNAs在大多数肿瘤中下调，与细胞增殖呈负相关。这种观察也可以解释CircRNAs在衰老的神经组织中的大量积累。
环核糖核酸的特征
       与线性RNA不同，CircRNA是单链、共价闭合的环状转录物，没有5’帽和3’尾。因此，CircRNA被认为比线性RNA更稳定。由于环核糖核酸相对稳定，它们可以以较慢的分裂速率在细胞中积累，从而影响细胞功能。到目前为止，已经发现了管理这种限制的五种CircRNA自循环途径(图.2) 。

       此外，研究表明，CircRNA可以通过外体从细胞中分泌出来；这些CircRNA大多通过外来体介导细胞间的通讯。然而，尚不清楚该事件是否与CircRNA的自我调节有关，以及这些CircRNA的降解是否影响其细胞功能。

环状RNA的核和细胞质运输
       大多数CircRNA在形成后输出到细胞质中，充当miRNA海绵，与RBP结合，或编码蛋白质。CircRNAs可以依靠m⁶A进行核出口。m⁶A修饰的CircNSUN2可结合含YTH结构域的家族蛋白1 (YTHDC1)，促进其核输出。YTHDC1是RNA m⁶A的读码器。CircNSUN2与YTHDC1相互作用，并可被针对m⁶A的抗体富集。这种修饰介导了其与YTHDC1的相互作用.经YTHDC1干扰后，CircNSUN2的亚细胞分布发生变化，核CircNSUN2的丰度增加。荧光原位杂交(FISH)定位分析证实了这一现象。

CircRNA功能

       随着研究的深入，环核糖核酸的生物学功能被广泛揭示。（见图1和表1）

miRNA“海绵”
       大量研究表明，CircRNAs在肿瘤中可作为miRNA海绵发挥重要的调节作用，是普遍存在的。最具代表性的例子是ciRS-7，它有70多个选择性保守的miRNA靶点。CiRS-7可抑制miR-7的活性，导致miR-7的靶点水平升高.CircRNAs在肿瘤中可作为miRNA海绵发挥重要的调节作用。
RBPs
       RBPs是一类与RNA分子相互作用的蛋白质，可在RNA转录后调控、组织发育和疾病中发挥关键作用。
       CircRNAs与RBPs结合，调控转录本剪接和亲本基因转录
       CircRNAs与RBPs结合，调节翻译，并作为蛋白质支架

蛋白质翻译

       CircRNAs被认为是非编码RNA，因为它们缺乏3‘和5’端。然而，在2015年，Abe等人提供了内源性CircRNAs可以作为翻译模板的有力证据。在非细胞大肠杆菌翻译系统中，通过滚环扩增技术(RCA)有效翻译具有无限ORF的环状RNA。这些结果表明，没有poly(A)尾巴或帽结构的CircRNAs可以翻译为蛋白。自这一发现以来，越来越多的证据表明，CircRNAs可以编码调节蛋白/肽，这些功能蛋白/肽可以调节生物过程，影响肿瘤的发生、侵袭和转移。

基于IRES的翻译模式
基于m⁶A的翻译模式
       IRES介导的翻译机制和m6A介导的翻译机制是两种主要的依赖于CircRNA翻译机制。更多环核糖核酸翻译成蛋白质的机制还有待发现。

CircRNAs作为生物标志物的潜力

CircRNAs在耐药性中的作用机制

       CircRNAs的独特性质和生物学功能表明了其在肿瘤发生、肿瘤生长、转移、侵袭、耐药和抗辐射中的重要性。此外，这些结果表明CircRNAs可能成为新的肿瘤生物标志物或治疗靶点。如图所示。在图3和表2中，我们总结了CircRNAs在耐药肿瘤中的潜在作用机制，为临床治疗策略提供证据。
 

结论

       随着细胞实验的发展，肿瘤治疗正在从传统的治疗模式向靶向治疗模式发展。靶向治疗可以特异性杀伤肿瘤细胞，而不影响正常的瘤周细胞。迄今为止，已经开发了许多用于靶向治疗的药物。然而，临床上肿瘤细胞逐渐对靶向药物产生耐药性。
环核糖核酸广泛分布于真核细胞中，半衰期长。此外，CircRNAs的表达水平具有组织和发育阶段特异性。因此，我们认为CircRNAs具有作为肿瘤标志物和治疗靶点的潜力。然而，我们发现环核糖核酸在化疗耐药中起着双刃剑的作用，既能促进又能抑制耐药。CircPVT1通过靶向miR-145-5p和增加肿瘤细胞的化疗敏感性，促进LUAD中的CDDP和MTA耐药性。相反，在乳腺癌中，monastrol耐药性可以通过过表达CircMTO1，通过TRAF4/Eg5途径逆转.CircRNAs在某些肿瘤化疗耐药机制中也具有双重调节作用。例如，肿瘤细胞中的hsa_Circ_0000338可抑制肿瘤生长，但外体hsa_Circ_0000338具有致癌作用。
       CircRNAs在化疗耐药中起重要作用，但其机制尚不完全清楚。隐藏的耐药机制将使我们认识到环核糖核酸在人类肿瘤中的重要性。随着CircRNA数据库和检测技术的不断完善，我们相信CircRNA将会应用于临床，为肿瘤治疗提供一种新的途径。