做转录组调控研究可用的技术手段逐渐增多，各种数据的联合分析变得越来越重要。转录调控家族在CNS上也不再总是mRNA、LncRNA这些老面孔，近年来circRNAs可谓是风生水起，大家一起来看看这个circRNAs到底是何方神圣吧？说不定可以成为您科研工作的有力武器！

1 环状RNA是什么？

circRNAs（Circular RNAs，环形RNA分子）是一类不具有5' 末端帽子和3' 末端poly(A)尾巴、并以共价键形成环形结构的非编码RNA分子。

2 环状RNA的研究意义？

环状RNA（circRNA）是区别于传统线性RNA的一类新型RNA，具有闭合环状结构，大量存在于真核转录组中。大部分的环状RNA是由外显子序列构成，在不同的物种中具有保守性，同时存在组织及不同发育阶段的表达特异性。由于环状RNA对核酸酶不敏感，所以比线性RNA更为稳定，这使得环状RNA在作为新型临床诊断标记物的开发应用上具有明显优势。

3 环状RNA有哪些类型？

目前发现的circRNA主要来源于基因外显子，但多项研究也表明circRNA的类型比想象的要复杂，可以来自基因组上多种基因结构。

环状RNA的主要类型

4 环状RNA的识别软件？

find_circ

find_circ（如下图），将不能和基因组比对上reads的两端各取20bp作为锚点，再将锚点作为独立的reads往基因组上比对并寻找唯一匹配位点，如果两个锚点的比对位置在线性上方向呈反向，那么就延长锚点的reads，直至找到环状RNA的接合位置（junction），若此时两侧的序列分别为GT/AG剪接信号，则判断为潜在的环状RNA。

CIRI预测

这款工具是中科院北京生命科学院的赵老师组发表在genome biology（详情查看参考文献部分），是一篇工具类的文章。

它考虑了经典的环状RNA以及一些短外显子成环状RNA的情况，同样以GT-AG剪接信号和外显子边界得到环状RNA。

这个就是今天我们讲的重点，我们先来看一下它的流程图（E）：

首先把bwa比对产生的所有bam文件合并，经过第一步筛选：还有PCC（paired chiastic clipping）信号和PEM（paired-end mapping）信号的junction reads留下；然后在使用AT-AG原则筛选（GT-AG法则：真核生物基因的内含子5'端大多数是以GT开始，3'端大多数是以AG结束，构成RNA剪接的识别信号）；最后形成的junction reads集合进行第二步筛选，使用dynamic programming algorithm确认是否是环状RNA，最后加入注释信息，输出结果。

它的优点在于：1、采用了sam格式中的CIGAR值进行分析，从sam文件中扫描PCC信号。2、对于单外显子成环，或者“长外显子1-短外显子-长外显子2”形成的环形结构，CIRI可以很好的讲这两种情况分开。3、对于paired-end reads，CIRI会考虑一对reads，其中一条可以比对到环状RNA上，另一条也需要比对到环状RNA的区间内。4、对于splicing信号，CIRI也会考虑其他弱splicing信息，算法会从GTF/GFF文件中抽取外显子边界位置，用已知的边界过滤假阳性。

两款软件的比较

两种方法识别的数量如上图所示，共同识别的有1290个，有661个环状RNA被find_circ识别但是没有被CIRI识别，研究发现其中这661个当中，很大一部分的结果并非环状RNA。例如hsa_circ_002179这种模式（如下图），既有可能是线性RNA但是这个RNA有很大可能是线性reads（如果红色箭头处和绿色箭头处结合是线性RNA，如果红色箭头处和蓝色箭头处结合为环状RNA），这种情况有很高的假阳性，而CIRI把这种情况判断为线性RNA，降低了假阳性。

在只有CIRI识别而find_circ没有识别到的1711个环状RNA里边，它们都包含一个短的外显子（红色箭头处），如下图所示，find_circ对于这种环状RNA无法识别，所以CIRI可以更有效的检测识别环状RNA。

所以小编推荐大家在预测环状RNA的时候可以使用这个好用的软件CIRI。

5 参考文献

Yuan Gao, Jinfeng Wang, and Fangqing Zhao.CIRI: an efficient and unbiased algorithm for de novo circular RNA identification.Genome Biol. 2015; 16(1): 4.

Chen G, Cui J, Jin B al.Genome-Wide Identification of Circular RNAs in Arabidopsis thaliana.Front Plant Sci. 2017 Sep 27;8:1678.