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DNA-RNA杂交配对在细胞过程中发挥生理作用,但通常表现为不规则的共转录结构,对转录、复制和DNA修复产生负面影响。越来越多的证据表明,它们构成了复制压力、DNA断裂和基因组不稳定性的来源。相反,DNA断裂通过释放双螺旋扭曲构象促进DNA-RNA杂交体的形成。细胞可以通过直接阻止或去除DNA-RNA杂交配对或通过DNA修复偶联机制来避免DNA-RNA积累。
r环是非B型DNA结构,是在转录过程中新生RNA与模板DNA链退火,从而取代非模板DNA链时形成的。为了了解R环对细胞命运和增殖的影响,需要回答一些问题,如生理因素和计划外病理性R环的区别是什么,基因组中意外R环形成的频率,细胞如何保护自己免受病理性R环的影响或R环如何影响染色质结构和损害基因组完整性。
最近,Andrés Aguilera等人在Cell Online上发表了一篇题为“R环:从生理到病理角色”的综述。本文综述了R环在转录、复制和修复方面的相关研究进展,旨在为控制R环稳态的分子机制及其与疾病的关系提供最新观点。
r环是非B型DNA结构,是在转录过程中新生RNA与模板DNA链退火,从而取代非模板DNA链时形成的。“R”一词是指单链DNA(ssDNA)配对并被DNA-RNA杂交取代形成的三链结构,而DNA-RNA杂交仅指双链结构,虽然这两个术语的用法在很多报道中并不明确。
通常R-loop是在延伸的RNA聚合酶后面形成的,其结构可能长于1 kb。R环有两种类型:生理性R环和病理性R环。生理回路通常取决于编程过程,需要特定的因素来保证其形成;病理性R循环以一种无计划的方式意外发生。DNA-RNA杂交体对的形成在它们发挥生理功能的某些区域特别增强。包括脊椎动物B细胞的免疫球蛋白类转换和重组、线粒体DNA复制、CRISPR-Cas9基因编辑、转录起始和终止的特定调节步骤、端粒稳态和细菌质粒复制的一些实例。然而,在细菌和真核细胞的整个基因组中也检测到了R-环。
r环
一般来说,R环可能干扰DNA复制、修复和转录,从而破坏基因组的完整性和功能。因此,细胞发展了不同的机制来阻止或解决这种DNA-RNA交配的情况。当这些机制中的任何一个失效时,R-loop将威胁基因组的完整性和细胞增殖,从而成为细胞病理学的潜在来源。除了代谢物、活性氧(ROS)、DNA修饰酶或核酸酶容易接近ssDNA之外,这将增加DNA损伤的发生率,并且这一特征可以应用于取代的ssDNA。R-loop积累的证据表明,R-loop介导的复制叉(RF)停滞是R-loop诱导的转录复制冲突和DNA损伤的主要特征。
避免r环积累
为了了解R环对细胞命运和增殖的影响,需要回答一些问题,如生理因素和计划外病理性R环的区别是什么,基因组中意外R环形成的频率,细胞如何保护自己免受病理性R环的影响或R环如何影响染色质结构和损害基因组完整性。本文综述了R-环在转录、复制和修复方面的相关研究进展,旨在为控制R-环稳态的分子机制及其与疾病的关系提供最新观点。
参考信息:
https://www . cell . com/cell/full text/s 0092-8674(19)31006-2
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