技术简介

      ChRD-PET（Chromatin-associated RNA-DNA interactions followed by paired-end-tag sequencing）, 一种植物RNA-DNA互作研究技术，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。

技术研发史

      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。

2022年，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研究成果以“The landscape of promoter-centered RNA-DNA interactions in rice”为题在Nature Plants发表。研究开发了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。

      该研究结果显示，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。

ChRD-PET技术原理和三类互作示例

       一部分染色质结合RNA可以与DNA单链形成RNA-DNA hybrid（R-loop），通过检测RNA-DNA hybrid中DNA链可以反映R-loop在基因组中的形成位置，而R-loop中RNA链的来源和组成尚不清楚。为了探究这一问题，研究人员将ssDRIP-seq数据和H3K4me3 ChRD-PET数据联合分析，鉴定了8562个R-loop衍生的RNA-DNA交互，发现除编码RNA外，非编码RNA可以通过远程交互的方式参与R-loop的形成，说明了R-loop中RNA的多样性和多源性，这一发现使人们对R-loop的组成和形成有了更深的认识。

RNA在染色质三维结构中的分布特征