활발히 전사되는 유전자 내 DNA 이중가닥 절단(DSB) 주위에 형성되는 R-loop는 DSB 복구 과정에서 핵심적인 역할을 한다. 그러나 DSB에서 R-loop가 형성되는 기전은 여전히 충분히 이해되지 않았으며, RNA 중합효소(RNAP) 로딩과 관련된 단백질 인자, 정지/후퇴(pausing/backtracking), 혹은 이미 존재하는 전사체 RNA의 침입과 관련된 등 다양한 제안 모델들이 존재한다. 본 단일 분자(single-molecule) 연구에서 Escherichia coli RNAP을 사용하여, 단지 전사 중인 RNAP 자체만으로도 매우 효과적인 DSB 센서로 작용하여 하류(downstream) DSB를 만날 때 R-loop의 생성을 유도하며, 어떠한 추가 인자도 필요하지 않음을 발견하였다. R-loop 형성 효율은 DNA 말단 구조에 크게 좌우되었고, 여기서는 2.8%에서 73%까지 범위로 나타났다. 특히 오버행이 없는 둔단(blunt ends)에 비해 3' 또는 5' 단일가닥 오버행을 갖는 sticky ends에서 R-loop 형성이 현저히 더 높았다. R-loop는 DSB 부위로부터 일방향으로 상류(upstream)로 연장되며 전사 개시 지점까지 도달하여 진행 중인 전사를 방해할 수 있다. 또한 연장된 R-loop는 지속되어 자신의 구조를 유지함으로써 이후 전사 라운드의 효율적인 개시를 효과적으로 차단한다. 본 연구 결과는 5'-말단 침입 모델이나 중간 삽입(middle insertion) 모델보다는 버블 연장(bubble extension) 모델과 일치한다. 이러한 발견은 박테리아, 고세균, 진핵생물 전반에서 전사 주형(transcription template) 상 DSB 복구 개시를 이해하는 데 중요한 통찰을 제공한다.

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