Most RNAs generated by the human genome have no protein-coding ability and are termed non-coding RNAs. Among these include circular RNAs, which include exonic circular RNAs (circRNA), mainly found in the cytoplasm, and intronic RNAs (ciRNA), predominantly detected in the nucleus. The biological functions of circular RNAs remain largely unknown, although ciRNAs have been reported to promote gene transcription, while circRNAs may function as microRNA sponges. We demonstrate that the circular RNA circ-Foxo3 was highly expressed in non-cancer cells and were associated with cell cycle progression. Silencing endogenous circ-Foxo3 promoted cell proliferation. Ectopic expression of circ-Foxo3 repressed cell cycle progression by binding to the cell cycle proteins cyclin-dependent kinase 2 (also known as cell division protein kinase 2 or CDK2) and cyclin-dependent kinase inhibitor 1 (or p21), resulting in the formation of a ternary complex. Normally, CDK2 interacts with cyclin A and cyclin E to facilitate cell cycle entry, while p21works to inhibit these interactions and arrest cell cycle progression. The formation of this circ-Foxo3-p21-CDK2 ternary complex arrested the function of CDK2 and blocked cell cycle progression.

Circular RNAs are a subclass of non-coding RNAs detected within mammalian cells. This study was designed to test the roles of a circular RNA circ-Foxo3 in senescence using in vitro and in vivo approaches.Using the approaches of molecular and cellular biology, we show that a circular RNA generated from a member of the forkhead family of transcription factors, Foxo3, namely circ-Foxo3, was highly expressed in heart samples of aged patients and mice, which was correlated with markers of cellular senescence. Doxorubicin-induced cardiomyopathy was aggravated by ectopic expression of circ-Foxo3 but was relieved by silencing endogenous circ-Foxo3. We also found that silencing circ-Foxo3 inhibited senescence of mouse embryonic fibroblasts and that ectopic expression of circ-Foxo3 induced senescence. We found that circ-Foxo3 was mainly distributed in the cytoplasm, where it interacted with the anti-senescent protein ID-1 and the transcription factor E2F1, as well as the anti-stress proteins FAK and HIF1α.We conclude that ID-1, E2F1, FAK, and HIF1α interact with circ-Foxo3 and are retained in the cytoplasm and could no longer exert their anti-senescent and anti-stress roles, resulting in increased cellular senescence.

MicroRNAs (miRNAs) are a class of 20–24 nt non-coding RNAs that regulate gene expression primarily through post-transcriptional repression or mRNA degradation in a sequence-specific manner. The roles of miRNAs are just beginning to be understood, but the study of miRNA function has been limited by poor understanding of the general principles of gene regulation by miRNAs. Here we used CNE cells from a human nasopharyngeal carcinoma cell line as a cellular system to investigate miRNA-directed regulation of VEGF and other angiogenic factors under hypoxia, and to explore the principles of gene regulation by miRNAs. Through computational analysis, 96 miRNAs were predicted as putative regulators of VEGF. But when we analyzed the miRNA expression profile of CNE and four other VEGF-expressing cell lines, we found that only some of these miRNAs could be involved in VEGF regulation, and that VEGF may be regulated by different miRNAs that were differentially chosen from 96 putative regulatory miRNAs of VEGF in different cells. Some of these miRNAs also co-regulate other angiogenic factors (differential regulation and co-regulation principle). We also found that VEGF was regulated by multiple miRNAs using different combinations, including both coordinate and competitive interactions. The coordinate principle states that miRNAs with independent binding sites in a gene can produce coordinate action to increase the repressive effect of miRNAs on this gene. By contrast, the competitive principle states when multiple miRNAs compete with each other for a common binding site, or when a functional miRNA competes with a false positive miRNA for the same binding site, the repressive effects of miRNAs may be decreased. Through the competitive principle, false positive miRNAs, which cannot directly repress gene expression, can sometimes play a role in miRNA-mediated gene regulation. The competitive principle, differential regulation, multi-miRNA binding sites, and false positive miRNAs might be useful strategies in the avoidance of unwanted cross-action among genes targeted by miRNAs with multiple targets.

Circular RNAs are a class of non-coding RNAs that are receiving extensive attention. Despite reports showing circular RNAs acting as microRNA sponges, the biological functions of circular RNAs remain largely unknown. We show that in patient tumor samples and in a panel of cancer cells, circ-Foxo3 was minimally expressed. Interestingly, during cancer cell apoptosis, the expression of circ-Foxo3 was found to be significantly increased. We found that silencing endogenous circ-Foxo3 enhanced cell viability, whereas ectopic expression of circ-Foxo3 triggered stress-induced apoptosis and inhibited the growth of tumor xenografts. Also, expression of circ-Foxo3 increased Foxo3 protein levels but repressed p53 levels. By binding to both, circ-Foxo3 promoted MDM2-induced p53 ubiquitination and subsequent degradation, resulting in an overall decrease of p53. With low binding affinity to Foxo3 protein, circ-Foxo3 prevented MDM2 from inducing Foxo3 ubiquitination and degradation, resulting in increased levels of Foxo3 protein. As a result, cell apoptosis was induced by upregulation of the Foxo3 downstream target PUMA.

MicroRNAs are single-stranded RNA of 18-24 nt expressed endogenously that play important roles in cancer development. Here, we show that expression of miR-378 enhances cell survival, reduces caspase-3 activity, and promotes tumor growth and angiogenesis. Proteomic analysis indicates reduced expression of suppressor of fused (Sufu), a potential target of miR-378, which was confirmed in vitro and in vivo. Expression of a luciferase construct containing the target site in Sufu was repressed when cotransfected with miR-378. Transfection of a Sufu construct reversed the effect of miR-378, suggesting an important role for miR-378 in tumor cell survival. We also discovered that miR-378 targets Fus-1. Expression of luciferase constructs harboring the target sites in Fus-1 was repressed by miR-378. Fus-1 constructs with or without its 3' UTR were also generated. Cotransfection experiments showed that the presence of miR-378 repressed Fus-1 expression. Suppression of Fus-1 expression by siRNA against Fus-1 enhanced cell survival. Transfection of the Fus-1 construct reversed the function of miR-378 in cell survival. Our results suggest that miR-378 transfection enhanced cell survival, tumor growth, and angiogenesis through repression of the expression of two tumor suppressors, Sufu and Fus-1.

Circular RNAs (circRNAs) represent a new type of regulatory RNA which forms a covalently closed continuous loop from back-splicing events, a process in which the downstream 5' splice site and the 3' splice site are covalently linked. Emerging evidence indicates that circRNAs exert a new layer of transcriptional and post-transcriptional regulation of gene expression. However, there is no standard nomenclature of circRNA, although the study of circRNAs has exploded in the past few years. Here we present circbank ( www.circbank.cn ), a comprehensive database for human circRNAs, where a novel naming system of circRNAs based on the host genes of circRNAs was implemented. In addition to the new naming system, circbank collected other five features of circRNAs including the miRNA binding site, conservation of circRNAs, m6A modification of circRNAs, mutation of circRNAs and protein-coding potential of circRNAs. Circbank is publicly available and allows users to query, browse and download circRNAs with all six features we provided, based on different search criteria. The database may serve as a resource to facilitate the research of function and regulation of circRNAs.

As central nodes in cardiomyocyte signaling, nuclear AKT appears to play a cardio-protective role in cardiovascular disease. Here we describe a circular RNA, circ-Amotl1 that is highly expressed in neonatal human cardiac tissue, and potentiates AKT-enhanced cardiomyocyte survival. We hypothesize that circ-Amotl1 binds to PDK1 and AKT1, leading to AKT1 phosphorylation and nuclear translocation. In primary cardiomyocytes, epithelial cells, and endothelial cells, we found that forced circ-Amotl1 expression increased the nuclear fraction of pAKT. We further detected increased nuclear pAKT in circ-Amotl1-treated hearts. In vivo, circ-Amotl1 expression was also found to be protective against Doxorubicin (Dox)-induced cardiomyopathy. Putative PDK1- and AKT1-binding sites were then identified in silico. Blocking oligonucleotides could reverse the effects of exogenous circ-Amotl1. We conclude that circ-Amotl1 physically binds to both PDK1 and AKT1, facilitating the cardio-protective nuclear translocation of pAKT.