真核生物基因组能够转录生成多种RNAs，其中一些RNAs能够通过顺式或者反式作用与染色质相互作用，并且这些caRNAs在基因转录、表观基因组修饰及染色质状态调控等方面发挥着一定作用。此外，RNA-RNA空间相互作用及其结合蛋白能够在基因转录激活过程中参与染色质三维结构，这表明RNAs分子在三维基因组结构中的多样性功能可能是通过与蛋白质-DNA-RNA的网络互作而实现。

近日，华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室、湖北洪山实验室水稻多维基因组团队在Nature Communications期刊上在线发表了题为Simultaneous profiling of chromatin-associated RNA at targeted DNA loci and RNA-RNA Interactions through TaDRIM-seq的研究论文，建立了能够在原位捕获特定蛋白所介导的RNA-DNA互作以及全基因组上RNA-RNA互作的新技术-TaDRIM-seq。

该技术通过PG-tn5与特定蛋白特异性结合并酶切后，将蛋白结合的基因组序列用DNA接头标记，同时将RNA分子用生物素化的桥联器标记，最终将空间接近的RNA分子与DNA连接，从而获得DNA-RNA和RNA-RNA互作的数据，成功开发了多维互作技术TaDRIM-seq（targeted DNA-associated RNA and RNA-RNA interaction mapping by sequencing）。进一步利用该技术，成功在水稻、拟南芥和动物细胞系进行了测试。与 CUT&Tag 信号相比，TaDRIM-seq 的 DNA 端信号与其高度相似，并且能够很好区分 RNA 的正反义链。这些结果表明，TaDRIM-seq 具有较高的特异性，并能够有效识别 RNA 的转录方向。

进一步深入分析了水稻在昼夜交替过程中RNA与染色质的动态交互变化。研究结果显示，不同时间点特异性RNA所作用的DNA呈现出不同的功能特征。例如，与早晨特异性RNA相互作用的DNA在GO富集分析中显著参与光合作用捕光和碳水化合物生物合成过程，而与夜晚特异性RNA相互作用的DNA则显著富集于次生代谢和碳水化合物代谢过程。此外，RNA-RNA互作也展现了动态变化，例如在早晨，Ghd7.1基因座转录的RNA在细胞核内与其他RNA发生交互。上述发现揭示了RNA分子通过时空特异性染色质结合及分子间互作调控基因表达节律的分子机制，不仅为解析植物昼夜适应性提供了新视角，也为拓展RNA在表观遗传调控中的功能理论提供了理论依据。

华中农业大学博士后丁城和陈国庭为该论文共同第一作者，华中农业大学李兴旺教授和阎加培研究员为共同通讯作者，华中农业大学李国亮教授与Mohamed F.Foda副教授对论文给予了指导。该研究得到了生物育种国家科技重大专项、国家自然科学基金、作物遗传改良全国重点实验室和湖北洪山实验室研究基金资助。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-024-53534-5