Possibilities of interactions of circular RNAS with nucleic acids and proteins

Filippenkov I.B.; Mozgovoy I.V.; Dergunova L.V.

doi:https://doi.org/10.17116/molgen20254304228

Филиппенков И.Б.

ФБГУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

ORCID: 0000-0002-6964-3405

Мозговой И.В.

ФБГУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

ORCID: 0009-0008-3284-1249

Дергунова Л.В.

ФБГУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

ORCID: 0000-0003-2789-2419

Возможности взаимодействий циклических РНК с нуклеиновыми кислотами и белками

Авторы:

Филиппенков И.Б., Мозговой И.В., Дергунова Л.В.

Подробнее об авторах

Журнал: Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2025;43(4‑2): 28‑32

DOI: 10.17116/molgen20254304228

Прочитано: 349 раз

Связаться с автором

Оглавление

Как цитировать:

Филиппенков И.Б., Мозговой И.В., Дергунова Л.В. Возможности взаимодействий циклических РНК с нуклеиновыми кислотами и белками. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2025;43(4‑2):28‑32.
Filippenkov IB, Mozgovoy IV, Dergunova LV. Possibilities of interactions of circular RNAS with nucleic acids and proteins. Molecular Genetics, Microbiology and Virology. 2025;43(4‑2):28‑32. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/molgen20254304228

Подписка 2026 Молекулярная генетика, микробиология и вирусология (Molecular Genetics, Microbiology and Virology)

Использование инфографики авторами научных работ

Рекомендуем статьи по данной теме:

Увеличение экспрессии циклических РНК circSPARC и circTMEM181 при коронарном атеросклерозе. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2025;(1):24-29

Дифференциальная экспрессия циклических РНК генов MVP, RGS9 и DLGAP4 во фронтальной коре ишемизированных крыс. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2025;(4-2):102-110

Влияние демографических факторов и основных коморбидностей на уровни циркулирующих регуляторных микроРНК у пациентов с атеросклерозом коронарных артерий и аневризмой грудной аорты: одноцентровое когортное исследование. Кардиология и сердечно-сосудистая хирургия. 2025;(2):174-182

Экспрессия микроРНК-21, микроРНК-125a, микроРНК-125b, микроРНК-214 в плазме крови у больных ишемической болезнью сердца. Кардиологический вестник. 2025;(2):13-19

Роль внеклеточных везикул в модуляции рецептивности эндометрия у пациенток с повторными неудачами имплантации. Проблемы репродукции. 2025;(4):46-52

Современные стратегии ранней диагностики кардиотоксичности, обусловленной химиотерапией. Профилактическая медицина. 2025;(11):113-120

Диагностический потенциал малых некодирующих РНК в материале пайпель-биопсии при эндометриозе. Проблемы репродукции. 2026;(1):92-102

Резюме / Abstract:

Циклические РНК (циклоРНК) — это длинные ковалентно замкнутые молекулы РНК с уникальными свойствами. Большинству из них приписывают функции конкурентных эндогенных РНК, взаимодействующих с микроРНК, ДНК, и белками, обеспечивающих регуляцию экспрессии генов как в норме, так и при различных патологиях. Недавно Maxim P. Nikitin описал существование феномена strand commutation (коммутации цепей или молекулярной коммутации) — взаимодействия слабокомплементарных молекул нуклеиновых кислот (НК), показав in vitro, что их роль может сравниться с «классическим» комплементарным взаимодействием. Это открытие может иметь особое значение для понимания функций циклоРНК как конкурентных эндогенных РНК. Ввиду устойчивости циклоРНК к нуклеазам по сравнению с линейными РНК, их вклад в регуляцию взаимодействий с НК и белками, в том числе с низкой аффинностью, может быть весьма значителен. Представлен анализ возможности взаимодействий циклоРНК с НК и белками. В обзор включены данные из 35 публикаций результатов исследований, систематических обзоров доступных в базе данных PubMed.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Мы считаем, что изучение роли циклоРНК как регуляторов экспрессии генов, в том числе за счет низкоаффинных взаимодействий, позволит понять принцип формирования ими регуляторных сетей и открыть таким образом новые возможности для развития в дальнейшем методов диагностики и лечения различных заболеваний.

Ключевые слова / Keywords:

циклические РНК

микроРНК

регуляторные оси

низкоаффинные взаимодействия

Авторы / Authors:

Филиппенков И.Б.

ФБГУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

ORCID: 0000-0002-6964-3405

Мозговой И.В.

ФБГУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

ORCID: 0009-0008-3284-1249

Дергунова Л.В.

ФБГУ «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»

ORCID: 0000-0003-2789-2419

Дата поступления:

12.09.2025

Дата принятия в печать:

03.10.2025

Закрыть метаданные

Литература / References:

Schwanhüusser B, Busse D, Li N, Dittmar G, Schuchhardt, Wolf J, Chen W, Selbach M. Global quantification of mammalian gene expression control. Nature. 2011;473:337-342. https://doi.org/10.1038/nature10098
Enuka Y, Lauriola M, Feldman ME, Sas-Chen A, Ulitsky I, Yarden Y. Circular RNAs are long-lived and display only minimal early alterations in response to a growth factor. Nucleic Acids Res. 2016;44:1370-1383. https://doi.org/10.1093/nar/gkv1367
Filippenkov IB, Sudarkina OY, Limborska SA, Dergunova LV. Circular RNA of the human sphingomyelin synthase 1 gene: Multiple splice variants, evolutionary conservatism and expression in different tissues. RNA Biol. 2015;12:1030-1042. https://doi.org/10.1080/15476286.2015.1076611
Filippenkov IB, Sudarkina OY, Limborska SA, Dergunova LV. Multi-step splicing of sphingomyelin synthase linear and circular RNAs. Gene. 2018; 654:14-22. https://doi.org/10.1016/j.gene.2018.02.030
Filippenkov IB, Stavchansky VV, Denisova AE, Valieva LV, Remizova JA, Mozgovoy IV et al. Genome-Wide RNA-Sequencing Reveals Massive Circular RNA Expression Changes of the Neurotransmission Genes in the Rat Brain after Ischemia-Reperfusion. Genes (Basel). 2021;12:1-19. https://doi.org/10.3390/genes12121870
Мозговой И.В., Шпетко Я.Ю., Денисова А.Е., Ставчанский В.В., Виноградина М.А., Губский Л.В., и др. Дифференциальная экспрессия циклических РНК во фронтальной коре мозга крыс в условиях ишемии-реперфузии. Биохимия. 2025;90(5):611-626. https://doi.org/10.1134/S0006297925600280
Kristensen LS, Andersen MS, Stagsted LVW, Ebbesen KK, Hansen TB, Kjems J. The biogenesis, biology and characterization of circular RNAs. Nat. Rev. Genet. 2019;20:675-691. https://doi.org/10.1038/s41576-019-0158-7
Kleaveland B, Shi CY, Stefano J, Bartel DP. A Network of Noncoding Regulatory RNAs Acts in the Mammalian Brain. Cell. 2018;174:350-362.e17. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.05.022
Friedman RC, Farh KKH, Burge CB, Bartel DP. Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs. Genome Res. 2009;19:92-105. https://doi.org/10.1101/gr.082701.108
Su X, Feng Y, Chen R, Duan S. CircR-loop: a novel RNA:DNA interaction on genome instability. Cell. Mol. Biol. Lett. 2024;29:38877420. https://doi.org/10.1186/s11658-024-00606-5
Li X, Zhang JL, Lei YN, Liu XQ, Xue W, Zhang Y, et al. Linking circular intronic RNA degradation and function in transcription by RNase H1. Sci. China Life Sci. 2021;64:1795-1809. https://doi.org/10.1007/s11427-021-1993-6
Liu CX, Li X, Nan F, Jiang S, Gao X, Guo SK, et al. Structure and Degradation of Circular RNAs Regulate PKR Activation in Innate Immunity. Cell. 2019;177:865-880.e21. https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.03.046
Huang A, Zheng H, Wu Z, Chen M, Huang Y. Circular RNA-protein interactions: Functions, mechanisms, and identification. Theranostics. 2020; 10:3506-3517. https://doi.org/10.7150/thno.42174
Nikitin MP. Non-complementary strand commutation as a fundamental alternative for information processing by DNA and gene regulation. Nat. Chem. 2023;15:70-82. https://doi.org/10.1038/s41557-022-01111-y
Hansen TB, Jensen TI, Clausen BH, Bramsen JB, Finsen B, Damgaard CK, Kjems J. Natural RNA circles function as efficient microRNA sponges. Nature. 2013;495:384-8. https://doi.org/10.1038/nature11993
Piwecka M, Glažar P, Hernandez-Miranda LR, Memczak S, Wolf SA, Rybak-Wolf A, et al. Loss of a mammalian circular RNA locus causes miRNA deregulation and affects brain function. Science. 2017;357:eaam8526. https://doi.org/10.1126/science.aam8526
Dori M, Caroli J, Forcato M. Circr, a Computational Tool to Identify miRNA:circRNA Associations. Front. Bioinforma. 2022;2:36304313. https://doi.org/10.3389/fbinf.2022.852834
Li F, Zhang L, Li W, Deng J, Zheng J, An M, Lu J, Zhou Y. Circular RNA ITCH has inhibitory effect on ESCC by suppressing the Wnt/β-catenin pathway. Oncotarget. 2015;6:6001-13. https://doi.org/10.18632/oncotarget.3469
Zheng Q, Bao C, Guo W, Li S, Chen J, Chen B, et al. Circular RNA profiling reveals an abundant circHIPK3 that regulates cell growth by sponging multiple miRNAs. Nat. Commun. 2016;7:27050392. https://doi.org/10.1038/ncomms11215
Sygitowicz G, Sitkiewicz D. Involvement of circRNAs in the Development of Heart Failure. Int. J. Mol. Sci. 2022;23:36430607. https://doi.org/10.3390/ijms232214129
Xu G, Liu G, Wang Z, Li Y, Fang W. Circular RNAs: Promising Treatment Targets and Biomarkers of Ischemic Stroke. Int. J. Mol. Sci. 2024; 25:38203348. https://doi.org/10.3390/ijms25010178
Kristensen LS, Jakobsen T, Hager H, Kjems J. The emerging roles of circRNAs in cancer and oncology. Nat. Rev. Clin. Oncol. 2022;19:188-206. https://doi.org/10.1038/s41571-021-00585-y
Ameres SL, Horwich MD, Hung JH, Xu J, Ghildiyal M, Weng Z, Zamore PD. Target RNA-directed trimming and tailing of small silencing RNAs. Science. 2010;328:1534-1539. https://doi.org/10.1126/SCIENCE.1187058
Wightman FF, Giono LE, Fededa JP, De La Mata M. Target RNAs Strike Back on MicroRNAs. Front. Genet. 2018;9:435. https://doi.org/10.3389/FGENE.2018.00435
Fuchs Wightman F, Lukin J, Giusti SA, Soutschek M, Bragado L, Pozzi B, et al. Influence of RNA circularity on Target RNA-Directed MicroRNA Degradation. Nucleic Acids Res. 2024;52:3358-3374. https://doi.org/10.1093/nar/gkae094
Villarreal OD, Mersaoui SY, Yu Z, Masson JY, Richard S. Genome-wide R-loop analysis defines unique roles for DDX5, XRN2, and PRMT5 in DNA/RNA hybrid resolution. Life Sci. Alliance. 2020;3:32747416. https://doi.org/10.26508/LSA.202000762
Cerritelli SM, Sakhuja K, Crouch RJ. RNase H1, the Gold Standard for R-Loop Detection. Methods Mol. Biol. 2022;2528:91-114. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-2477-7_7
Olovnikov AM. Eco-crossover, or environmentally regulated crossing-over, and natural selection are two irreplaceable drivers of adaptive evolution: Eco-crossover hypothesis. Biosystems. 2022;218. https://doi.org/10.1016/J.BIOSYSTEMS.2022.104706
Nuthalapati SS, Ulshöfer CJ, Bindereif A. CircRNP complexes: from nature to design. J. Mol. Cell Biol. 2023;15:36722152. https://doi.org/10.1093/jmcb/mjad006
Lou J, Hao Y, Lin K, Lyu Y, Chen M, Wang H, et al. Circular RNA CDR1as disrupts the p53/MDM2 complex to inhibit Gliomagenesis. Mol. Cancer. 2020;19:32894144. https://doi.org/10.1186/s12943-020-01253-y
Wang L, Long H, Zheng Q, Bo X, Xiao X, Li B. Circular RNA circRHOT1 promotes hepatocellular carcinoma progression by initiation of NR2F6 expression. Mol. Cancer. 2019;18:31324186. https://doi.org/10.1186/s12943-019-1046-7
Liu X, Wang X, Li J, Hu S, Deng Y, Yin H, et al. Identification of mecciRNAs and their roles in the mitochondrial entry of proteins mitochondria, circRNA, mecciRNA, mitochondrial protein. Sci China Life Sci. 2020;63:1429-1449. https://doi.org/10.1007/s11427-020-1631-9
Chen N, Zhao G, Yan X, Lv Z, Yin H, Zhang S, et al. A novel FLI1 exonic circular RNA promotes metastasis in breast cancer by coordinately regulating TET1 and DNMT1. Genome Biol. 2018;19:30537986. https://doi.org/10.1186/s13059-018-1594-y
Zheng S, Qian Z, Jiang F, Ge D, Tang J, Chen H, et al. CircRNA LRP6 promotes the development of osteosarcoma via negatively regulating KLF2 and APC levels. Am. J. Transl. Res. 2019;11:4126-4138. ISSN:1943-8141/AJTR0093756.
Li X, Liu CX, Xue W, Zhang Y, Jiang S, Yin QF, et al. Coordinated circRNA Biogenesis and Function with NF90/NF110 in Viral Infection. Mol. Cell. 2017;67:214-227.e7. https://doi.org/10.1016/J.MOLCEL.2017.05.023