NaturePlants文章：精準高通量檢測Rloop分布的新方法

　　來自清華大學生科院，清華-北大生命科學聯合中心的研究人員發表了題為“The R-loop is a common chromatin feature of the Arabidopsis genome”的文章，首次報道了精準、高效、高通量檢測R-loop的方法，并利用此方法首次揭示模式植物擬南芥基因組中R-loop的分布特征。

　　這一研究成果公布在Nature Plants雜志上，文章的通訊作者為清華大學生科院孫前文和楊雪瑞，第一作者為徐煒博士。Nature Plants雜志專門邀請加州大學戴維斯分校Frederic Chedin教授為本研究撰寫評論文章，彰顯此項研究在領域內的重要性。

Metaplot分析顯示擬南芥基因組中既存在正義R-loops（sense R-loops，由基因自身轉錄本與其模板鏈形成的R-loop），也存在反義R-loop（antisense R-loops，大多是由基因的反義轉錄本在正義鏈轉錄起始位點形成的R-loop）

　　R-loop是一種特殊的染色體結構，由一條RNA:DNA雜合鏈和一條單鏈DNA所組成。目前越來越多的證據發現這種獨特的染色質結構在原核和真核生物中普遍存在，在很多關鍵的生物學過程中發揮重要功能，包括染色質修飾、轉錄調控、DNA損傷修復以及基因組穩定性等。DRIP-seq（DNA:RNA hybrid immunoprecipitation and sequencing）是一種基于特異識別DNA:RNA雜合鏈抗體的免疫共沉淀及高通量測序分析技術，已被用來檢測人、小鼠、酵母等模式生物全基因組水平的R-loop分布。但已有的R-loop全基因組檢測方法存在嚴重的技術缺陷，對數據的質量有不可忽視的影響。此外，植物全基因組水平的R-loop分布特征尚不清楚。

　　這項研究以模式植物擬南芥為材料，在傳統R-loop全基因組檢測技術基礎上開發出一種全新的檢測方法：基于單鏈DNA建庫的DNA:RNA雜合鏈免疫共沉淀及高通量測序技術（簡稱ssDRIP-seq, single-strand DNA ligation-based library construction of DNA:RNA hybrid immunoprecipitation and sequencing）。

基于單鏈DNA建庫的ssDRIP-seq原理圖

　　與已報道的全基因組R-loop檢測方法相比，ssDRIP-seq表現出易操作、精準、高效、高度靈敏、可重復性好等優點，并且可獲得DNA鏈特異性信息。基于ssDRIP-seq，該研究獲得了擬南芥全基因組水平R-loop的精準分布特征，如R-loop在擬南芥基因組中分布廣泛且相對穩定，與基因表達、DNA甲基化、染色質修飾、GC/AT skew等存在著緊密關系。不同于哺乳動物基因組，擬南芥中廣泛存在一類反義長非編碼RNA在正義鏈轉錄起始位點形成的R-loop，推測這類特別的R-loop在調節基因轉錄起始或控制基因轉錄過程中發揮重要作用。該研究還基于所獲得的數據對R-loop在基因沉默和基因組構成等中的功能進行了展望。

　　孫前文實驗室成立于2014年秋，重點關注植物R-loop的形成、穩定和解除的調節機制及相應的生物學功能。本研究是孫前文實驗室繼報導R-loop調節長非編碼RNA表達并影響擬南芥開花（Science, 2013）和R-loop調控水稻根的向地性（Molecular Plant, 2017）之后的又一重要成果。ssDRIP-seq這種精準、高效、高通量R-loop檢測技術的建立為隨后的功能研究提供了重要手段，將成為全基因組R-loop分析的標準，并全面打開全基因組水平分析R-loop的分布及后續功能研究的大門。