R-loop er en speciel strukturel konformation af nukleinsyrer dannet under hybridisering af RNA med en komplementær streng af dobbeltstrenget DNA , dannelsen af en RNA:DNA dupleks fører i dette tilfælde til forskydning af en ikke-komplementær streng af DNA med dannelsen af en løkke [1] . R-løkker dannes ofte under transkription , især i promotorregionerne , når et nyligt syntetiseret transkript hybridiserer med DNA-templatestrengen [2] . Ifølge nogle skøn kan R-loops optage op til 5% af genomet hos pattedyr . R-loops spiller en rolle i genomstabilitet og velkendte funktioner relateret til genregulering , DNA-replikation, kromatinmønstre , immunoglobulingen - rekombination og DNA - dobbeltstrengsbrudreparation [ 3] [4] .
R-løkker blev først identificeret in vitro ved hjælp af elektronmikroskopi i 1976 [5] . Et in vitro -eksperiment viste dannelsen af stabile hybridstrukturer af RNA med dobbeltstrenget DNA; nedbrydning af disse strukturer med RNaser var påkrævet for at ødelægge disse strukturer. Imidlertid krævede in vitro hybridiseringseksperimenter brugen af 70 % formamid, og derfor er de observerede strukturer ikke blevet bevist at forekomme naturligt. Så blev det foreslået, at det ved hjælp af R-loops er muligt at kortlægge og identificere DNA-sekvenser. To årtier senere blev lignende RNA:DNA-hybridstrukturer identificeret in vivo. I denne undersøgelse identificerede mutantanalyse i Escherichia coli DNA-gyrase B-underenheden og viste, at overekspression af endoribonuklease H ( RNase H ) og topoisomerase I som nøgleenzymer for balanceret R-løkkedannelse reducerer vækstdefekter forårsaget af R-løkkeakkumulering. Siden denne opdagelse er den biologiske rolle af R-løkker i forhold til gentranskription / regulering , klasseskiftende rekombination (CSR)/antistofklassediversifikation og DNA/genom reparationsstabilitet blevet behandlet i et stort antal omfattende undersøgelser [6] .
Undersøgelserne analyserede store datasæt af fusion-loop-associerede proteiner og genekspressionsdata fra cancergenomdatabasen. [3] Forskere foreslår, at RNA:DNA-fusionsproteiner er relevante markører og mål for cancerterapi. Tilsvarende bidrager forskellige proteiner forbundet med epitranskriptomregulering også til udviklingen af kræfthændelser, og METTL3 (m6 A writer) og YTHDF2 (m6 A reader), som har vist sig at spille en rolle i R-loop biologi, er blevet forbundet med udviklingen af kræft i flere undersøgelser. Rollen af m6A i R-loop biologi og eventuel genom stabilitet er en meget nylig opdagelse, og mRNA modifikationer af M6a har flere funktioner, herunder mRNA stabilitet, transport og splejsning . Det vides således ikke, om den biologiske rolle af de modificerede M6a mRNA'er er relateret til individuelle mRNA'er eller til deres hybridisering med DNA i R-loop strukturer. Ud over kræft er R-løkkestrukturer også blevet impliceret i re-ekspansionsforstyrrelser og adskillige neurologiske sygdomme. Dynamisk methylering af m6A til mRNA forekommer i hjernen, og en mekanisme til at kontrollere dette er afgørende for fin neuroregulering. Igen har epitranscriptomics vist, at proteiner, der påvirker R-loop dannelse og akkumulering, er korreleret med hjernens udviklingsdefekter, neuronal progenitor celle selvfornyelse og neuronal udvikling hos mus. Interessant nok fører YTHDF2-udtømning i mus til akkumulering af R-loop strukturer og yH2AX foci i fosterets cortex. Dannelsen, funktionen og opløsningen af R-sløjfer i pattedyrsgenomet er blevet grundigt undersøgt i løbet af de sidste årtier, men nogle interessante egenskaber forbundet med genomstabilitet og sygdom mangler at blive forstået [4] [3] [7] [8] [9] .