王自健团队首次发现HPV病毒的环形RNA

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人乳头状瘤病毒是导致多种常见癌症例如宫颈癌和头颈部鳞状细胞癌的重要病毒。人乳头状瘤病毒通过E6和E7两种主要的原癌基因转化细胞。E6蛋白结合并失活p53，而E7蛋白则会使另一重要抑癌基因Rb失活【1】。E6和E7这两种原癌基因协同转化细胞并促进肿瘤形成。目前在HPV导致的癌症中HPV16和HPV18是两种最常见的HPV亚型。

环状RNA产生于前体RNA5’端和3’端的反向自连。作为一种起到调控基因表达重要作用的RNA，环状RNA虽然最早发现于几十年前，但其确切存在的证据直到最近才被证实【2】。通常情况下环状RNA在组织和细胞中的表达量非常低。过低的表达量，加上模式系统的匮乏使得环状RNA的研究，特别是关于其生物学功能的研究受到了极大的限制【3】。关于环状RNA的生物学功能，我们已知某些环状RNA可以作为microRNA海绵，通过结合某些特定的miRNA调控其的表达水平从而达到调控目的基因的作用；而另外一些环状RNA则具备直接表达成为目标蛋白的能力【4】。环状RNA是如何直接表达成为其目标蛋白的机制一直是领域内非常关心的热点问题之一。最近，先后在两种γ肝病毒，EB以及Kaposi Sarcoma 肝病毒中发现了环状RNA的存在【5-6】，不过它们的生物学功能并不清楚。

近日，Nature Communications在线发表了美国西南医学中心王自健（Richard Wang）团队的最新研究成果： Transforming activity of an oncoprotein-encoding circular RNA from human papillomavirus 。他们首次在HPV16病毒中分离鉴定了由E7致癌基因编码的环状RNA（E7 circRNA）；并且发现了E7 circRNA可翻译成E7蛋白，可调节癌细胞增殖。

本研究中，王教授团队通过生信分析可发生反向自连的RNAs，发现了E7 circRNA。通过Northen杂交和PCR、Sanger测序确认了该环形RNA。进一步实验发现，E7 circRNA主要分布于胞质中，并被大量翻译成E7蛋白。不同于线状mRNA，环状RNA由于其缺乏明确的5’端和3’端，因此在结构上环状RNA缺乏线状mRNA的5’端和3’端转录后修饰。基于这种结构上的差异，最近有一些证据表明环状RNA的翻译机制通常不依赖于5’端的转录后修饰而可能是依靠N6-甲基腺苷这种RNA水平上最为常见的表观遗传修饰【7-8】。他们发现E7 circRNA有m6A修饰，对其翻译和生物学功能有重要作用。最后，E7 circRNA对癌细胞生长有重要作用；敲低E7 cicrRNA表达，可抑制癌细胞生长并在肿瘤异植实验中减缓癌组织的生长。

总结来说，研究者首次在HPV病毒中发现有原癌基因编码的环形RNA：E7 circRNA。该环形RNA可被m6A修饰，能被翻译成蛋白，他们的实验还揭示了环形RNA对癌细胞生长有重要作用。

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-019-10246-5

参考文献

1. Hoppe-Seyler, K. et al., The HPV E6/E7 Oncogenes: Key Factors for Viral Carcinogenesis and Therapeutic Targets. Trends in Microbiology. 26(2): 158-168 (2018).

2. Jeck, W. R. & Sharpless, N. E. Detecting and characterizing circular RNAs. Nat. Biotechnol. 32, 453–461 (2014).

3. Li, X., Yang, L., and Chen, L.-L. et al., The Biogenesis, Functions, and Challenges of Circular RNAs. Molecular Cell. 71(3): 428-442 (2018).

4. Hansen, T. B. et al. Natural RNA circles function as efficient microRNA sponges. Nature 495, 384–388 (2013).

5. Ungerleider, N. et al. The Epstein–Barr virus circRNAome. PLoS Pathog. 14, e1007206 (2018).

6. Toptan, T. et al. Circular DNA tumor viruses make circular RNAs. Proc. Natl Acad. Sci. USA 115, E8737–E8745 (2018).

7. Abe, N. et al. Rolling circle translation of circular RNA in living human cells. Sci. Rep. 5, 16435 (2015).

8. Yang, Y. et al. Extensive translation of circular RNAs driven by N(6)-methyladenosine. Cell Res. 27, 626–641 (2017).