水稻染色质结合RNA与启动子互作图谱

真核生物的染色质在细胞核内折叠包装形成了复杂而有序的三维空间结构，参与基因转录等多种生命活动。其中，DNA、RNA和蛋白质彼此间会形成复杂的互作网络，但染色质结合RNA在水稻三维基因组结构中的功能尚不清楚。

近期，华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室李兴旺和李国亮教授研究团队开发了RNA-DNA交互技术 （ChRD-PET） ，绘制了水稻染色质结合RNA与启动子的全基因组互作图谱，揭示了R-loop中RNA种类多元性与来源多源性，并报道了RNA在染色质环和染色质拓扑结构域等不同层级结构中的交互特征。2022年2月3日，该研究成果以“The landscape of promoter-centered RNA-DNA interactions in rice”为题在线发表在国际学术期刊Nature Plants。

本研究首先报道了一种植物RNA-DNA互作研究技术——ChRD-PET （Chromatin-associated RNA-DNA interactions followed by paired-end-tag sequencing） , 其主要原理是利用特异组蛋白修饰抗体，通过染色质免疫共沉淀富集DNA-RNA-蛋白质复合物，用一种生物素标记的DNA bridge linker，将复合物上空间接近的RNA和DNA进行连接，通过高通量测序获得DNA和RNA交互的数据。利用这一技术，研究人员构建了水稻H3 ChRD-PET和H3K4me3 ChRD-PET数据，分别表征染色质结合RNA在全基因组上的结合位点，以及染色质结合RNA与H3K4me3修饰区域 （标记水稻活跃启动子） 的互作图谱。进一步系统地分析了RNA与染色质交互的基本特征。结果显示，有的RNA在转录原位参与交互 （原位交互，35.9%） ，有的与附近DNA形成交互 （邻近交互，8.8%） ，有的则跨染色体去参与交互 （远程交互，55.3%） 。在启动子区域，编码RNA和非编码RNA，参与了广泛的RNA-DNA交互，暗示了非编码RNA在基因启动子区对基因转录调控的潜在功能。