R-loop CUT&Tag系列文章之二：R-loop与表观调控

       承接上篇R-loop概览，本篇文章我们将介绍R-loop与表观遗传学调控的关系，主要针对染色质可及性和转录调节。

       R-loop相关的染色质特征（组蛋白翻译后修饰）与启动子和转录起始位点处的转录特征类似，包括组蛋白H3 Lys4的单甲基化和三甲基化（H3K4me1和H3K4me3）、组蛋白H3 Lys27乙酰化（H3K27ac）和转录延伸（组蛋白H3 Lys36的三甲基化，H3K36me3）。R-loop可以诱导染色质去凝聚（chromatin decondensation），也可以促进异染色质组装（heterochromatin assembly）和染色质压实（chromatin compaction）。

       在RASSF1A位点，反义长链非编码RNA（lncRNA）RASSF1反义RNA 1（ANRASSF1）在启动子区域形成R-loop，可招募PRC2（polycomb repressive complex 2），通过H3K27me3来沉默RASSF1A表达。

       染色质修饰剂也可促进转录。例如甲基转移酶复合物MLL（mixed-lineage leukaemia）家族，被GATA3基因启动子区域的R-loop招募，通过H3K4me3促进转录。

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R-loop与染色质调节复合物

       在胚胎干细胞分化过程中，R-loop形成趋势可以决定选择哪种类型的染色质修饰剂结合。例如具有强烈R环形成趋势的启动子区域不结合抑制型PRC2或PRC；相反，其募集TIP60-p400并激活转录。这可能引起组蛋白修饰，例如组蛋白H4乙酰化 （H4ac）或组蛋白变体（H2A.Z）。

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R-loop与转录因子

       R-loop可以招募转录因子来促进基因表达。在VIM位点，反义lncRNA VIM的反义RNA 1（VIM-AS1）通过在转录起始位点形成R-loop来促进NF-κB（nuclear factor-κB）募集。

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R-loop与DNA去甲基化

       在部分含有 CpG 岛 （CGI）的启动子中，GADD45（growth arrest and DNA damage protein 45A）充当 R 环“reader”，招募DNA去甲基化酶TET（ten–eleven translocation），使启动子 DNA 去甲基化，激活转录。下图显示的是lncRNA TARID（TCF21 antisense RNA inducing demethylation）和顺式靶基因转录因子TCF21（gene transcription factor 21）。从富含R-loop的CGI去除DNMTs（DNA (cytosine-5)-methyltransferases），例如DNMT3，可能可以增强去甲基化的效果。

总结

       上述调节性R-loop与染色质可及性和转录调节总结如下表：

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