RNA circolari (circRNA)

RNA circolari (circRNA)

I circRNA formano una struttura a anello chiuso. Questa caratteristica li rende particolarmente stabili poiché, non avendo stremità libere, sono immuni alle esonucleasi.
Derivano da circa il 50% dei geni codificanti proteine ed hanno un ruolo fisiologico importante. Il sistema di produzione è lo stesso di quello dell’mRNA, solo che è un RNA soggetto ad un back splicing.
Sono prevalentemente citoplasmatici e specifici, ma espressi a livelli più bassi rispetto agli mRNA lineari.
Possono essere fatti da soli esoni, soli introni o entrambi.
Il backsplicing è un processo di splicing "al contrario".
- Splicing Canonico: Unisce l'esone 1 all'esone 2, il 2 al 3, e così via, in ordine lineare.
- Backsplicing: Un sito donatore di splicing a valle si lega a un sito accettore di splicing a monte.
Nel processo di “circolarizzazione” durante il backsplicing, le proteine RBP si legano a sequenze specifiche negli introni che fiancheggiano gli esoni da circolarizzare. Una RBP si lega all'introne a monte e un'altra all'introne a valle. Queste due proteine poi interagiscono tra loro (dimerizzano), costringendo il pre-mRNA a piegarsi e formando un anello.
Oltre alle RBP, la struttura stessa dell'RNA può guidare la circolarizzazione: se un introne a monte ha una sequenza e l'introne a valle ne ha una complementare, queste si appaiano (base-pairing) formando un anello.
Le 3 tipologie di circRNA provengono da meccanismi diversi:
1) circRNA Esonici: sono in maggioranza e si trovano principalmente nel citoplasma.

Meccanismo

Il meccanismo prevede che le RBP agiscono come "ponti", avvicinando due introni ai lati di un esone, in modo che l’esone tra i due si circolarizzi.
2) circRNA Esonici-Intronici: sono composti sia da esoni che da introni e tendono a rimanere confinati nel nucleo, dove hanno funzione regolatoria. Qui la circolarizzazione è favorita dall’unione di sequenze complementari situate negli introni al fianco degli esoni. Se l'introne tra gli esoni non viene rimosso durante il processo, si ottiene un circRNA esone-introne. Se invece avviene un ulteriore splicing canonico che rimuove l'introne interno, si ottiene un circRNA esonico semplice.
3) circRNA Intronici: questi derivano direttamente dagli introni rimossi durante lo splicing canonico.
Questi si formano perché quando un introne viene rimosso, solitamente forma una struttura a lariat. Normalmente questa struttura viene degradata, ma se sono presenti specifiche sequenze di consenso, può sfuggire alla degradazione.

Funzioni

I circRNA hanno diverse funzioni biologiche:
A) Sponge: i circRNA possiedono siti di legame per i miRNA. Sequestrando i miRNA, impediscono a questi ultimi di legarsi ai loro mRNA bersaglio, favorendo così l'espressione di determinati geni.
B) Interazione con l'mRNA: i circRNA possono legarsi direttamente a mRNA per renderlo più stabile ed efficiente.
C) Vengono tradotti: sebbene siano considerati RNA non codificanti, alcuni circRNA possono essere tradotti in peptidi.
D) Interazioni proteiche: i circRNA possono interagire con le proteine in vari modi:
- Protein sponge: sequestrano proteine
- Protein scaffold: Agiscono come impalcatura per mantenere vicine due proteine
- Reclutamento: trasportano proteine verso il DNA per modifiche epigenetiche.
- Enhancer: facilitano la trascrizione legandosi alla RNA polimerasi II.
Quindi abbiamo visto che hanno ruoli regolatori nella cellula, per cui un’alterazione della loro presenza potrebbe avere effetti patologici. Infatti sono usati come biomarcatori (parametri per misurare processi biologici) in caso di tumori analizzando eventuali mutazioni su di essi oppure misurandone la loro quantità.