R-loop es una conformación estructural especial de ácidos nucleicos formados durante la hibridación de ARN con una cadena complementaria de ADN de doble cadena , la formación de un dúplex ARN:ADN en este caso conduce al desplazamiento de una cadena no complementaria de ADN con la formación de un bucle [1] . Los bucles R a menudo se forman durante la transcripción , especialmente en las regiones promotoras , cuando un transcrito recién sintetizado se hibrida con la cadena molde de ADN [2] . Según algunas estimaciones, los bucles R pueden ocupar hasta el 5% del genoma en los mamíferos . Los bucles R desempeñan un papel en la estabilidad del genoma y funciones bien conocidas relacionadas con la regulación de genes , la replicación del ADN , el patrón de cromatina , la recombinación de genes de inmunoglobulina y la reparación de roturas de doble cadena de ADN [ 3] [4] .
Los bucles R se identificaron por primera vez in vitro mediante microscopía electrónica en 1976 [5] . Un experimento in vitro demostró la formación de estructuras híbridas estables de ARN con ADN de doble cadena; se requirió la degradación de estas estructuras por RNasas para destruir estas estructuras. Sin embargo, los experimentos de hibridación in vitro requerían el uso de formamida al 70 % y, por lo tanto, no se ha demostrado que las estructuras observadas se produzcan de forma natural. Luego se sugirió que con la ayuda de R-loops es posible mapear e identificar secuencias de ADN. Dos décadas después, se identificaron estructuras híbridas de ARN:ADN similares in vivo. En este estudio, el análisis de mutantes en Escherichia coli identificó la subunidad B de la girasa del ADN y mostró que la sobreexpresión de la endorribonucleasa H ( RNasa H ) y la topoisomerasa I como enzimas clave para la formación equilibrada del bucle R reduce los defectos de crecimiento causados por la acumulación del bucle R. Desde este descubrimiento, el papel biológico de los bucles R en relación con la transcripción / regulación de genes , la recombinación de cambio de clase (CSR)/diversificación de clases de anticuerpos y la estabilidad de la reparación del ADN/genoma se ha abordado en una gran cantidad de estudios exhaustivos [6]. .
Los estudios analizaron conjuntos de datos a gran escala de proteínas asociadas al bucle de fusión y datos de expresión génica de la base de datos del genoma del cáncer. [3] Los investigadores sugieren que las proteínas de fusión ARN:ADN son marcadores y dianas relevantes para la terapia contra el cáncer. De manera similar, varias proteínas asociadas con la regulación del epitranscriptoma también contribuyen al desarrollo de eventos cancerosos, y METTL3 (m6 A escritor) e YTHDF2 (m6 A lector), que han demostrado desempeñar un papel en la biología del bucle R, se han asociado con el desarrollo del cáncer en varios estudios. El papel de m6A en la biología del bucle R y la eventual estabilidad del genoma es un descubrimiento muy reciente, y las modificaciones del ARNm de M6a tienen varias funciones, incluida la estabilidad, el transporte y el empalme del ARNm . Por lo tanto, no se sabe si el papel biológico de los ARNm de M6a modificados está relacionado con los ARNm individuales o con su hibridación con ADN en estructuras de bucle R. Además del cáncer, las estructuras del bucle R también se han implicado en trastornos de reexpansión y numerosas enfermedades neurológicas. La metilación dinámica de m6A en ARNm ocurre en el cerebro, y un mecanismo para controlar esto es esencial para una neurorregulación fina. Una vez más, la epitranscriptómica ha demostrado que las proteínas que influyen en la formación y acumulación del bucle R se correlacionan con los defectos del desarrollo cerebral, la autorrenovación de las células progenitoras neuronales y el desarrollo neuronal en ratones. Curiosamente, el agotamiento de YTHDF2 en ratones conduce a la acumulación de estructuras de bucle R y focos yH2AX en la corteza fetal. La formación, función y resolución de los bucles R en el genoma de los mamíferos se han estudiado ampliamente durante las últimas décadas, pero quedan por entender algunas propiedades interesantes asociadas con la estabilidad del genoma y la enfermedad [4] [3] [7] [8] [9] .