R-loop je speciální strukturní konformace nukleových kyselin vytvořená během hybridizace RNA s komplementárním řetězcem dvouřetězcové DNA , tvorba duplexu RNA:DNA v tomto případě vede k vytěsnění nekomplementárního řetězce DNA s vytvoření smyčky [1] . R-smyčky se často tvoří během transkripce , zejména v oblastech promotoru , kdy nově syntetizovaný transkript hybridizuje s templátovým řetězcem DNA [2] . Podle některých odhadů mohou R-smyčky u savců zabírat až 5 % genomu . R-smyčky hrají roli ve stabilitě genomu a dobře známých funkcích souvisejících s regulací genů , replikací DNA , vzorováním chromatinu , rekombinací imunoglobulinových genů a opravou dvouřetězcových zlomů DNA [ 3] [4] .
R-smyčky byly poprvé identifikovány in vitro pomocí elektronové mikroskopie v roce 1976 [5] . Experiment in vitro prokázal tvorbu stabilních hybridních struktur RNA s dvouvláknovou DNA, ke zničení těchto struktur byla nutná degradace těchto struktur RNázami. Avšak in vitro hybridizační experimenty vyžadovaly použití 70% formamidu, a proto nebylo prokázáno, že se pozorované struktury vyskytují přirozeně. Poté bylo navrženo, že pomocí R-smyček je možné mapovat a identifikovat sekvence DNA. O dvě desetiletí později byly in vivo identifikovány podobné hybridní struktury RNA:DNA. V této studii mutantní analýza v Escherichia coli identifikovala podjednotku DNA gyrázy B a ukázala, že nadměrná exprese endoribonukleázy H ( RNáza H ) a topoizomerázy I jako klíčových enzymů vyvážené tvorby R-smyček snižuje růstové defekty způsobené akumulací R-smyčky. Od tohoto objevu se biologická úloha R-smyček ve vztahu k transkripci / regulaci genu , rekombinaci s přepínáním tříd (CSR)/diverzifikaci třídy protilátek a stabilitě opravy DNA/genomu řešilo velké množství komplexních studií [6]. .
Studie analyzovaly rozsáhlé datové soubory proteinů spojených s fúzní smyčkou a data genové exprese z databáze genomu rakoviny. [3] Výzkumníci naznačují, že fúzní proteiny RNA:DNA jsou relevantními markery a cíli pro léčbu rakoviny. Podobně různé proteiny spojené s regulací epitranskriptomu také přispívají k rozvoji rakovinných jevů a METTL3 (zapisující m6 A) a YTHDF2 (čtenář m6 A), u nichž bylo prokázáno, že hrají roli v biologii R-smyček, jsou spojovány s vývoj rakoviny v několika studiích. Úloha m6A v biologii R-smyčky a eventuální stabilitě genomu je velmi nedávným objevem a modifikace mRNA M6a mají několik funkcí včetně stability mRNA, transportu a sestřihu . Není tedy známo, zda biologická role modifikovaných M6a mRNA souvisí s jednotlivými mRNA nebo s jejich hybridizací s DNA ve strukturách R-smyčky. Kromě rakoviny se struktury R-smyček také podílejí na poruchách opětovné expanze a četných neurologických onemocněních. Dynamická metylace m6A na mRNA probíhá v mozku a mechanismus, který to řídí, je nezbytný pro jemnou neuroregulaci. Epitranskriptomika opět ukázala, že proteiny ovlivňující tvorbu a akumulaci R-smyček korelují s vývojovými defekty mozku, samoobnovením neuronových progenitorových buněk a neuronovým vývojem u myší. Je zajímavé, že vyčerpání YTHDF2 u myší vede k akumulaci struktur R-smyčky a ložisek yH2AX ve fetální kůře. Tvorba, funkce a rozlišení R-smyček v savčím genomu byly v posledních desetiletích rozsáhle studovány, ale některé zajímavé vlastnosti spojené se stabilitou genomu a onemocněním je třeba ještě pochopit [4] [3] [7] [8] [9] .