R-loop 是由一条RNA:DNA杂合链和一条单链DNA构成的三链核酸结构。它在转录调控、免疫球蛋白类别转换、端粒维持、DNA损伤以及损伤修复等过程中发挥重要作用。tRNA主要参与蛋白质的翻译合成，作为经典的非编码RNA，其被深入研究已有半个世纪之久。前期研究发现R-loop在拟南芥中普遍存在，与大多数基因同时含有正义R-loop和反义R-loop不同，tRNA基因区富含正义R-loop。然而tRNA基因区R-loop的调控机制和相关的生物学功能仍然未知。
2021年9月1日，国际著名学术期刊The Plant Cell在线发表了题为“基因内tRNA形成的R-loops通过调控RNA聚合酶II和III之间的转录干扰以应对植物响应氧化胁迫（Intragenic tRNA-promoted R-loops orchestrate transcription interference for plant oxidative stress responses）”的研究文章，报道了tRNA基因区R-loops的功能，发现此类R-loops通过调控不同RNA聚合酶之间的转录干扰来调节tRNA宿主基因的表达。该研究一方面探究了tRNA基因区R-loops的功能及其生理意义；另一方面为tRNA基因介导的沉默[tRNA gene–mediated (TGM) silencing]机制提供了一种新的解释。
基因内tRNA 形成的R-loops参与调控RNA聚合酶II和III间的转录干扰
孙前文实验室根据tRNA基因与其它基因（非tRNA基因）的相对位置，把tRNA 基因进行分类，发现基因内的tRNA基因具有较高的正义R-loop，并且这种现象在人基因组中保守存在。在RNA聚合酶III（RNAPIII）突变体nrpc7-1中，基因内tRNA形成的R-loops减少。NRPC7与转录延伸状态的RNA聚合酶II (RNAPIIS2P)在基因内tRNA基因上共定位，并干扰RNAPIIS2P的转录延伸。相反，在抑制RNAPII延伸后，NRPC7在基因内tRNA基因上的结合增加。RNAPIII抑制部分tRNA宿主基因的转录，并且这种抑制依赖于基因内tRNA形成的R-loops。此外，减轻基因内tRNAPro形成的R-loops对其宿主基因AtNUDX1的抑制可增强拟南芥对氧化胁迫的耐受性。以上结果表明基因内tRNA形成的R-loops通过调控RNA聚合酶间的转录干扰来调节宿主基因的表达以响应环境胁迫。
清华大学生命学院孙前文实验室博士后刘坤朋博士为论文的第一作者，孙前文副教授为通讯作者。该工作得到国家自然科学基金委、科技部国家重点研发计划以及生命科学联合中心等经费的支持。
原文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koab220
