R-loop，即由RNA:DNA杂交链与一条被置换的单链DNA构成的特殊三链核酸结构，广泛存在于从动物、植物到细菌等各类生物体的基因组中。现有研究指出，R-loop作为细胞内的关键调节因子，在DNA复制、同源重组、DNA损伤修复及转录等核心生理过程中具有重要作用。
在我们先前的文章《特殊DNA-RNA互作R-loop丰富基因转录的表观调控机制》中，我们深入分析了R-loop对基因表达调控的‘双刃剑’特性，即其既能促进也能抑制基因表达，并且在基因表达调控层面展现了多层次、多方面的功能：R-loop可以通过调节DNA甲基化状态、影响染色质结构与开放度等表观遗传学机制，实现对特定基因表达模式的精准调控。同时，表观遗传修饰同样参与到了R-loop的形成与维持过程中。值得注意的是，异常高水平的R-loop积累是导致基因组不稳定性增加的关键因素之一，这种不稳定性与多种人类疾病，如癌症、神经退行性疾病和自身免疫性疾病的发展密切相关。接下来，我们将通过两篇精选文献，进一步探讨R-loop与表观遗传因子之间的复杂关系。
R-loop调控表观遗传
文章一 R-loop与增强子和甲基化:TDP-43通过影响R-loop和5hmC水平改变基因表达
文章题目：TDP-43 chronic deficiency leads to dysregulation of transposable elements and gene expression by affecting R-loop and 5hmC crosstalk
发表期刊：Cell Reports
发表时间：2024年
研究材料：神经母细胞瘤细胞（TDP-43敲低组shTDP-43，对照组 shNC）
组学技术：RNA-seq、DRIP-seq、hMe-Seal（羟甲基胞嘧啶富集和测序）、Micro-C、ATAC-seq
研究思路：
主要结果：
TDP-43敲低改变R-loop信号
R-loop和5hmC共失调所影响的基因与神经元基本生物功能有关
E-P相互作用减弱与R-loop和5hmC水平相关，并且影响基因表达下调
文章二 R-loop和组蛋白修饰：
表观遗传修饰通过异常的R-loop累积导致不育
文章题目：Unscheduled epigenetic modifications cause genome instability and sterility through aberrant R-loops following starvation
发表期刊：Nucleic Acids Research
发表时间：2023年
研究材料：饥饿培养的秀丽隐杆线虫，取F2代的AMPK突变体和WT样本
组学技术：ChIP-seq、DRIP-seq
研究思路：
主要结果：
ChIP-seq显示，AMPK突变体中，TSS区域的H3K4me3信号增加
R-loop的形成与H3K4me3的累积相关
总结
在过去十年里，针对R-loop功能的研究极大地推进了基础科学和转化医学的进步。与此同时，深入探究R-loop与表观遗传因子间的相互作用，对于全面揭示R-loop的作用机制及其在细胞生理过程中的影响具有重要意义。
菲沙基因提供多种表观遗传技术服务，涵盖Hi-C、Micro-C、Hi-R、Capture Hi-C 、ATAC-seq、CUT&Tag（组蛋白修饰、非组蛋白类目标蛋白、R-loop结构）、HiCuT、Tn5-FISH、WGBS等，研究成果见刊于《Nature》、《Nature Cancer》、《Celll Discovery》、《National Science Review》等国际顶级期刊，应用领域涉及到疾病分子机制、个性化诊断和治疗等。
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参考文献
1. Hou Y, Li Y, Xiang J F, et al. TDP-43 chronic deficiency leads to dysregulation of transposable elements and gene expression by affecting R-loop and 5hmC crosstalk[J]. Cell reports, 2024, 43(1).
2. Sun B, Sherrin M L, Roy R. Unscheduled epigenetic modifications cause genome instability and sterility through aberrant R-loops following starvation[J]. Nucleic Acids Research, 2023, 51(1): 84-98.
撰稿 | 宋小云
审核 | 卢锐
