上海
R-loop是一类由RNA:DNA杂交链和被置换的单链DNA组成的三链核酸结构。长期以来，R-loop被认为与基因转录、染色质调控和基因组稳定性密切相关，但在增殖细胞中其与转录的关系受复制叉方向等因素影响而变得复杂；也长期被视为转录的副产物，其直接的转录调控功能难以被清晰解析。哺乳动物卵母细胞为破解这一问题提供了独特的研究窗口：从生长到成熟阶段，卵母细胞完全不进行DNA复制，同时经历从转录活跃（生长阶段）到转录迅速沉默（成熟阶段）的发育转变。这一天然无复制的体系，为在不受DNA复制干扰的条件下直接研究R-loop与转录的因果关系奠定了理想基础。
近日，广州医科大学沙倩倩研究团队在Nature Communications发表题为 R-loop Homeostasis at Transposable Elements Safeguards Transcriptional Silencing in Replication-Quiescent Oocytes 的研究论文。该研究建立了适用于低量卵母细胞的高特异性R-loop图谱技术RTACC-seq，并基于此揭示：R-loop并非转录副产物；特别是由RNase H1介导的转座子区域R-loop稳态调控，在卵母细胞转录沉默以及女性生育力维持中发挥着至关重要的作用。
相较于传统R-loop检测方法常受限于样本需求量大、信号特异性不足以及容易降解等问题，RTACC-seq通过原位表达特异识别R-loop 的结构域HBD以稳定该结构，随后裂解细胞，并结合抗体介导的pA/G-Tn5切割富集，从而实现高效、特异、低起始量的R-loop捕获与建库，为全基因组分析奠定了关键技术基础（图1a）。利用该技术，研究团队系统分析了NGO（转录开启）、GO（转录活跃）和FGO（转录沉默）三个阶段的R-loop分布，发现R-loop在NGO到GO阶段逐渐积累，而在FGO阶段几乎检测不到，与卵母细胞先转录激活、后转录沉默的发育进程高度吻合。进一步分析意外发现，除传统观点R-loop在启动子分布并与RNA积累呈轻度负相关；转座元件（TE）特别是LTR上的R-loop反而促进临近基因表达（图1b）。这一结果提示，TE相关R-loop可能作为增强子样调控元件促进基因表达。
图1：R-loop与转录的关系：a 研究团队建立的高效检测微量细胞R-loop流程图；b 启动子以及TE元件R-loop与转录的关系；c 卵母细胞中特异性敲除RNaseH1，转录水平变化。
为进一步验证R-loop 与转录的因果关系及其生理意义，团队选取清除R-loop的关键酶RNase H1，构建卵母细胞特异性敲除小鼠。结果显示， RNase H1缺失后，FGO中R-loop无法被有效清除，尤其积累于远端TE/LTR区域。与此同时，小鼠卵母细胞总体mRNA水平在FGO阶段出现了异常升高（图1c）。进一步的ATAC-seq和免疫荧光分析显示，RNase H1缺失卵母细胞出现染色质可及性升高、异染色质标志HP1α下降、活性增强子相关标志H3K27ac升高，并伴随DNA损伤加剧，最终导致卵巢早衰。这些结果证实，RNase H1介导的R-loop清除是关闭TE/LTR邻近基因转录活性、建立卵母细胞转录沉默状态的关键机制。
图2：卵母细胞中转座元件R-loop促进邻近基因转录
本研究借助卵母细胞天然无DNA复制的独特体系，在无复制叉干扰的条件下直接确立了R-loop与转录激活的因果关系，关键创新在于发现转座子LTR区域的R-loop具备增强子样功能，而其程序性清除则是建立全局转录沉默的前提（图2）。为早发性卵巢功能不全提供了全新的表观遗传致病方向；同时转座子R-loop作为潜在增强子元件激活转录的机制，也为理解肿瘤等疾病中转座子异常活化及其驱动的转录失调提供了新的理论框架。
广州医科大学原科研助理现香港科技大学（广州）博士生刘绍源、香港大学博士田心怡、广州医科大学硕士生符红芬、广东省第二人民医院科研助理周咏为文章的并列第一作者。广州医科大学沙倩倩教授为本文通讯作者。
https://www.nature.com/articles/s41467-026-73781-y
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