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。

澳门尼斯人娱乐网站(中国)有限公司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