專家點評Mol Cell |?薛愿超團隊在全轉錄組尺度上解析circRNA與靶標RNA的互作網絡

點評 | 陳玲玲（中國科學院分子細胞科學卓越創新中心）、趙方慶（中國科學院動物研究所）、單革（中國科學技術大學）

環形 RNA（circular RNA，circRNA）是一類主要通過前體 mRNA反向剪接生成的共價閉合RNA分子。盡管已有研究表明circRNA參與多種關鍵生物學過程，但其靶標圖譜及分子作用機制仍有待系統解析。

2026年2月16日，中國科學院生物物理研究所薛愿超研究員課題組在 Molecular Cell 發表題為Globalmapping of circRNA-target RNA interactions reveal P-body-mediated translational repression的研究論文。該研究首次在全轉錄組尺度上系統解析了circRNA與靶標RNA的互作網絡。研究發現，以CDR1as為代表的circRNA可通過堿基配對將靶標mRNA招募至P小體（P-body），從而抑制其翻譯。結合P-body轉錄組與RNA-RNA互作組分析，研究人員進一步證實circRNA在P-body中顯著富集，并具有廣泛的翻譯抑制能力，提示這可能是一種具有普遍意義的翻譯調控機制。此外，circRNA與靶RNA互作位點附近顯著富集疾病相關突變，為闡明circRNA介導的致病機制及探索潛在治療策略提供了新的線索。該研究突破了circRNA主要作為miRNA“分子海綿”的傳統認知，顯著拓展了circRNA的功能與調控機制版圖。

由于circRNA與其來源的線性RNA序列高度同源，其靶標鑒定長期以來一直是該領域的瓶頸難題。為此，研究團隊開發了circRNA-靶標RNA互作鑒定方法 circTargetMap。基于RIC-seq數據，該方法在人和小鼠海馬組織及10種細胞系中鑒定出十余萬個高可信度的circRNA-靶標RNA互作對。進一步分析發現，這些靶標RNA絕大多數來源于蛋白編碼基因。值得注意的是，circTargetMap不僅能夠準確復現CDR1as與miR-671-5p、miR-7-5p等經典互作關系，單分子熒光原位雜交實驗還顯示circRNA與靶標RNA在細胞內顯著共定位，充分驗證了該方法的可靠性。

進一步研究表明，circRNA對靶標mRNA的主要調控效應并非改變其穩定性，而是通過抑制翻譯過程影響基因表達。以神經系統中高表達的circRNA CDR1as為例，轉錄組與翻譯組聯合分析顯示，在敲低CDR1as后，絕大多數靶標mRNA的穩定性未發生明顯變化，但部分靶標的翻譯效率顯著上升，表明CDR1as主要通過調控翻譯發揮作用。鑒于CDR1as經典機制是作為miR-7的“分子海綿”，研究團隊進一步在AGO2或DICER敲除細胞中結合熒光素酶報告實驗發現，CDR1as介導的翻譯抑制并不依賴miRNA/AGO2通路，從而揭示了一種新的調控模式。機制研究進一步表明，circRNA與靶標mRNA之間的互作依賴序列特異性的堿基互補配對；當靶標mRNA中的對應結合位點發生突變時，這一翻譯抑制效應可被完全消除。

隨后，研究從空間維度解析其分子機制。蛋白互作分析顯示，CDR1as結合蛋白顯著富集于P-body組分；免疫熒光聯合單分子熒光原位雜交進一步證實，CDR1as和circRMST與P-body標志蛋白DDX6及多個靶標mRNA在細胞內明顯共定位。敲低circRNA可顯著降低靶mRNA與P-body的共定位程度，提示circRNA在介導靶mRNA向P-body募集過程中發揮關鍵作用。更為關鍵的是，當敲低P-body核心組分（如DDX6或LSM14A）時，circRNA過表達所引發的翻譯抑制效應被完全消除，直接證明完整的P-body結構是circRNA實現翻譯抑制所必需的。

為直接捕獲P-body內部發生的circRNA–靶標RNA互作事件，研究團隊進一步建立了 GRIC-seq 技術，系統繪制了P-body內的circRNA-靶標RNA互作網絡。結果顯示，circRNA-mRNA互作在P-body中廣泛存在，且這些靶標mRNA整體呈現更低的翻譯效率，提示circRNA介導的P-body依賴性翻譯抑制可能是一種具有普遍意義的細胞調控模式。

此外，研究還發現疾病相關變異在circRNA-靶標RNA互作位點附近顯著富集，提示相關遺傳變異可能通過擾動circRNA與靶標mRNA的配對關系，進而影響翻譯并參與疾病發生發展。

綜上，本研究首次在全局范圍內系統鑒定了circRNA的靶標RNA，揭示以CDR1as和circRMST為代表的circRNA可通過序列特異性的堿基互補配對，將靶mRNA招募并隔離至P-body，從而抑制其翻譯。GRIC-seq技術的建立進一步揭示了circRNA-mRNA互作在翻譯調控中的廣泛作用，突破了circRNA主要作為miRNA海綿的經典認知，顯著拓展了其調控機制版圖。

在資源建設方面，研究團隊還將circTargetMap應用于已發表的RNA-RNA互作數據，整合RIC-seq及其他互作組學信息，在13個細胞系以及人、小鼠海馬組織中共鑒定出13萬余個高可信度的circRNA-靶標RNA互作對，并據此構建了全球首個circRNA互作網絡數據庫 CircTarget（https://circtarget.cn）。該成果已于2026年1月6日發表在 Nucleic Acids Research 數據庫專刊。數據庫支持單核苷酸分辨率的互作位點解析，并對位點附近的疾病突變進行系統注釋，為深入解析circRNA功能及其致病機制提供了重要數據資源。

該研究由中國科學院生物物理研究所薛愿超研究員團隊領銜完成。李鵬、張紅梅、蔡兆奎和張宇陽為共同第一作者，薛愿超為通訊作者。浙江大學、北京大學第三醫院及廣東省人民醫院等單位參與合作。

專家點評

陳玲玲（中國科學院分子細胞科學卓越創新中心）

該研究基于團隊前期開發的RIC-seq數據庫，在全轉錄組尺度上系統解析了細胞內源circular RNA (circRNA) 與靶標RNA之間的互作關系，不僅提供了內源circRNA與靶標RNA互作的一份高質量圖譜，更是提出了circRNA如CDR1as不依賴miRNA“分子海綿”模型從而介導mRNA翻譯抑制的新機制。長期以來，部分circRNA抑制mRNA翻譯的分子機制被理解為miRNA“分子海綿”，但這一工作提示了circRNA在基因表達調控中的功能復雜性。部分內源circRNA可能通過堿基互補將靶標mRNA招募至P小體，實現空間層面的翻譯抑制，這一模式為理解circRNA如何參與細胞內精細調控提供了嶄新視角。后續工作將繼續探討circRNA如何能夠區別線性RNA招募mRNA進入P小體的具體分子機制，以及其生理病理學意義。

值得關注的是，研究團隊基于前期開發的RIC-seq技術建立的circTargetMap、GRIC-seq及相關技術，為破解circRNA靶標識別這一領域瓶頸提供了可推廣的技術基礎。隨著RNA-RNA互作網絡的不斷完善，我們有望更加系統地理解非編碼RNA所構建的調控網絡，以及其在神經發育和疾病發生中的潛在作用。總體而言，這項工作不僅拓展了我們對circRNA生物學功能的認識，也為繼續探索RNA調控的新層級打開了重要窗口。

專家點評

趙方慶（中國科學院動物研究所）

環狀RNA（circRNA）作為一類具有共價閉合環狀結構的非編碼RNA分子，憑借其獨特的拓撲結構而表現優異穩定性，并在轉錄后調控、細胞命運決定及疾病發生發展等多個生物學過程中發揮重要調節作用，已成為RNA生物學領域的研究前沿。以往研究雖已揭示部分circRNA可通過競爭性內源RNA（ceRNA）機制，即扮演“miRNA海綿”來調控靶基因表達，但circRNA在復雜細胞內環境中的全局性互作規律仍缺乏系統性解析。因此，開發能夠高效、系統闡釋circRNA-靶RNA互作關系的實驗技術與計算框架，成為該領域的關鍵挑戰。

針對這一挑戰，中國科學院生物物理研究所薛愿超課題組在Molecular Cell上發表了題為Global mapping of circRNA-target RNA interactions reveal P-body-mediated translational repression的研究。該工作創新性地提出了circTargetMap技術，首次實現了對circRNA與靶標RNA相互作用的系統性繪制，構建了全局性的circRNA-靶RNA互作調控網絡，從中鑒定出超過11萬條高置信度的互作事件，揭示了circRNA參與轉錄后調控網絡的廣泛性與高度復雜性。

進一步的功能研究表明，CDR1as、circRMST等特定circRNA可通過堿基互補配對，將靶mRNA選擇性招募至P-body，從而顯著抑制其翻譯過程。為深入解析該調控機制，研究團隊還開發了GRIC-seq技術，對相分離凝聚體中的circRNA-靶RNA互作進行精細解析，系統證實了P-body內廣泛存在circRNA-mRNA互作，提示基于相分離凝聚體的翻譯抑制可能是circRNA發揮功能的普遍機制。值得注意的是，研究還發現circRNA-靶RNA互作位點附近顯著富集致病性遺傳變異，暗示該翻譯抑制通路在多種疾病發生發展中可能具有重要功能，從而為疾病機制解析與干預靶點發掘提供了新理論依據。

總之，該研究極大深化了對circRNA調控復雜性的認知，首次揭示circRNA可不依賴經典miRNA/AGO2通路，而通過RNA-RNA直接互作介導翻譯抑制，突破了傳統“miRNA海綿”模型的功能局限。同時，所建立的無膜細胞器內RNA-RNA互作檢測與解析策略，為系統理解復雜細胞內RNA互作的空間組織與動態調控提供了關鍵技術支撐，也為circRNA乃至更廣泛的非編碼RNA功能研究開辟了新的方向。

專家點評

單革（中國科學技術大學）

薛愿超研究員團隊的這項工作聚焦于circRNA的前沿領域，在技術革新與概念創新兩個層面均實現了突破性進展。技術方面，研究團隊開發circTargetMap平臺及GRIC-seq技術，在全轉錄組尺度系統性解析circRNA與靶標RNA的互作網絡，有效突破了領域內長期存在的“靶標識別難”與“互作捕獲難”兩大技術壁壘。這一方法學創新不僅有力推動了機制性發現的進程，也為后續開展更高分辨率的RNA互作研究奠定了堅實的技術基礎，體現了近年來RNA生物學領域以方法革新驅動機制解析的典型路徑。

在概念層面，這項研究揭示circRNA通過堿基互補配對將靶標mRNA招募至P小體，在特定亞細胞區域實現翻譯抑制，提出一種具有普遍意義的轉錄后調控新模式。這一發現突破了傳統RNA功能研究中聚焦于“分子結合”的維度，凸顯了“空間組織”在基因表達調控中的核心地位，促使我們重新審視細胞內RNA調控網絡的結構化邏輯與功能組織原則。

尤為關鍵的是，這項工作顯著突破了circRNA充當miRNA“分子海綿”調控靶基因翻譯的傳統認知框架，將其角色從被動的調控緩沖器提升為能夠主動重塑翻譯微環境的功能性參與者。這不僅拓展了circRNA的功能版圖，也為理解非編碼RNA如何介入復雜生命過程提供了新的理論支點。綜上，這項研究兼具技術創新、概念突破與認知范式重塑三重意義，標志著circRNA研究正從“現象發現”階段邁向“機制整合”時代，有望在基礎生物學與轉化醫學領域產生深遠影響。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.molcel.2026.01.018

制版人： 十一

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