清華新聞網(wǎng)9月2日電 R-loop是由一條RNA:DNA雜合鏈和一條單鏈DNA構(gòu)成的三鏈核酸結(jié)構(gòu)。它在轉(zhuǎn)錄調(diào)控、免疫球蛋白類(lèi)別轉(zhuǎn)換、端粒維持、DNA損傷以及損傷修復(fù)等過(guò)程中發(fā)揮重要作用。tRNA主要參與蛋白質(zhì)的翻譯合成，作為經(jīng)典的非編碼RNA，其被深入研究已有半個(gè)世紀(jì)之久。前期研究發(fā)現(xiàn)R-loop在擬南芥中普遍存在，與大多數(shù)基因同時(shí)含有正義R-loop和反義R-loop不同，tRNA基因區(qū)富含正義R-loop。然而tRNA基因區(qū)R-loop的調(diào)控機(jī)制和相關(guān)的生物學(xué)功能仍然未知。
2021年9月1日，國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《植物細(xì)胞》（The Plant Cell）在線(xiàn)發(fā)表了清華大學(xué)生命學(xué)院孫前文實(shí)驗(yàn)室題為“基因內(nèi)tRNA形成的R-loops通過(guò)調(diào)控RNA聚合酶II和III之間的轉(zhuǎn)錄干擾以應(yīng)對(duì)植物響應(yīng)氧化脅迫（Intragenic tRNA-promoted R-loops orchestrate transcription interference for plant oxidative stress responses）”的研究文章，報(bào)道了tRNA基因區(qū)R-loops的功能，發(fā)現(xiàn)此類(lèi)R-loops通過(guò)調(diào)控不同RNA聚合酶之間的轉(zhuǎn)錄干擾來(lái)調(diào)節(jié)tRNA宿主基因的表達(dá)。該研究一方面探究了tRNA基因區(qū)R-loops的功能及其生理意義，另一方面為tRNA基因介導(dǎo)的沉默[tRNA gene–mediated (TGM) silencing]機(jī)制提供了一種新的解釋。
基因內(nèi)tRNA形成的R-loops參與調(diào)控RNA聚合酶II和III間的轉(zhuǎn)錄干擾
孫前文實(shí)驗(yàn)室根據(jù)tRNA基因與其它基因（非tRNA基因）的相對(duì)位置，把tRNA基因進(jìn)行分類(lèi)，發(fā)現(xiàn)基因內(nèi)的tRNA基因具有較高的正義R-loop，并且這種現(xiàn)象在人基因組中保守存在。在RNA聚合酶III（RNAPIII）突變體nrpc7-1中，基因內(nèi)tRNA形成的R-loops減少。NRPC7與轉(zhuǎn)錄延伸狀態(tài)的RNA聚合酶II(RNAPIIS2P)在基因內(nèi)tRNA基因上共定位，并干擾RNAPIIS2P的轉(zhuǎn)錄延伸。相反，在抑制RNAPII延伸后，NRPC7在基因內(nèi)tRNA基因上的結(jié)合增加。RNAPIII抑制部分tRNA宿主基因的轉(zhuǎn)錄，并且這種抑制依賴(lài)于基因內(nèi)tRNA形成的R-loops。此外，減輕基因內(nèi)tRNAPro形成的R-loops對(duì)其宿主基因AtNUDX1的抑制可增強(qiáng)擬南芥對(duì)氧化脅迫的耐受性。以上結(jié)果表明基因內(nèi)tRNA形成的R-loops通過(guò)調(diào)控RNA聚合酶間的轉(zhuǎn)錄干擾來(lái)調(diào)節(jié)宿主基因的表達(dá)以響應(yīng)環(huán)境脅迫。
清華大學(xué)生命學(xué)院孫前文實(shí)驗(yàn)室博士后劉坤朋博士為論文的第一作者，孫前文副教授為通訊作者。該工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃以及生命科學(xué)聯(lián)合中心等經(jīng)費(fèi)的支持。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1093/plcell/koab220
供稿：生命學(xué)院
編輯：李華山
審核：呂婷
