一、文章思路解读

R-loops由DNA-RNA杂交链和错位DNA链组成，而这一结构可能会损害基因组完整性。迄今为止，已知只有HRNase能够切割DNA-RNA杂交链和R-loops内的RNA。而这篇文章新发现DICER RNase可以对R-loops中的RNA进行切割。

近日，塞维利亚大学生物学院遗传学系教授Andrés Aguilera于2023年10月在Molecular Cell（IF 16.0）期刊发表题为“DICER ribonuclease removes harmful R-loops”的文章，研究团队的成果揭示：RNase Dicer可以降解R-loops，且DICER可以独立于DROSHA执行此功能，而且还为多功能RNA处理因子在维持高等真核生物基因组完整性方面的研究，提供了新的证据。

链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37827159/#full-view-affiliation-5接下来看看文章的总体设计背景及特色

1研究设计背景

1.      R-loops是指在DNA分子中形成的一种结构，其中单链RNA与DNA形成了一个杂交结构，留下了未配对的DNA链。

具体来说，R-loops通常由DNA的一条链、RNA分子和DNA的未配对链组成。有研究表明，R-loops可能影响DNA损伤的识别和修复，增加基因组不稳定性，从而提高癌症的发病风险。

2.      DICER作为核酸酶，负责切割这些长的RNA前体，并将其加工成miRNA。

当细胞受到外源双链RNA的侵入，比如病毒RNA时，DICER会切割这些双链RNA，在RNA干扰途径中发挥关键作用。

3.      在此研究之前，RNase H是目前已知的唯一一种可以通过破坏RNA与DNA杂交结构，从而降解R-loops的酶。

2文章构思的特色

1.      RNase H是当前唯一已知的能够有效降解R-loops的酶，但生物体的构造精密，体内应该不止存在这一种酶执行此功能。

2.      此时，作者采用了一种筛选手段，通过小干扰RNA（siRNA）分子来进行基因筛选，鉴定出DICER是潜在的R-loops降解酶。

图1 筛选与R-loops潜在相关的RNA

3.      对于一种已知的酶，但可能是一种全新的功能，作者必须完成该酶新功能的全面验证。

4.      首先证明了DICER确实可以和R-loops结合，只有相互结合了，才有后续相互作用的可能。

进一步具体确定了DICER作用在R-loops上的位点。并且利用了沉默和过表达两种手段，明确了DICER可以通过破坏RNA与DNA杂交结构，从而降解R-loops。

图2 DICER与R-loops的作用示意图

二、文章构思在国自然课题申报中的应用

在科研申报过程中，如同“千军万马过独木桥”，我们需要以明晰的表达，突显研究问题、科学假设、研究方法和预期结果的重要性。这一过程充满挑战，而成功的申报则意味着能够在科学领域的舞台上立足。

然而，在我们追求科研资金支持的同时，我们不应忽视科学研究的本质：追求新发现。从临床现象到基础医学和生命科学，我们的研究关注于揭示未知的奥秘。

因而“新现象”的发现需要有几个条件：

1）好的运气；

2）好奇心和细心；

3）有扎实的基础，包括理论基础和实验基础；

4）具有挑战权威的勇气。

这四点缺一不可，运气就不多说了；好奇心和细心是前提，这样才能从实践中看到“新现象”；扎实的理论和实验基础能帮助判断是否为“新现象”以及排除很多“错误现象”；最后一点就是临门一脚，原因相信读者们自己知晓。

下面简单看一些案例

案例一、染色体外环状DNA

关于染色体外环状DNA (Extrachromosomal circular DNA, ecDNA或者eccDNA)的发现，网络上已经有大量相关报导了。ecDNA在1960年代被发现，2019年报道发现与癌症发展有关。具体内容大家可以看原文：

‍案例二、细胞铜死亡（Cuprotosis）

关于铜死亡，读者们也看过很多资料了，也简单介绍：铜依赖性受控细胞死亡方式是一种不同于已知细胞死亡机制的新型细胞死亡方式，当阻断已知的细胞死亡方式时，铜离子仍然可以诱导细胞死亡。

这种铜依赖性细胞死亡是通过铜离子与线粒体呼吸中的三羧酸循环（TCA）中的脂酰化成分直接结合而发生的，导致脂酰化蛋白质聚集和随后的铁硫簇蛋白下调，从而导致蛋白质毒性应激并最终导致细胞死亡。具体内容大家可以看原文：

案例三、细胞内细胞Cell-in-Cell结构（CICs）

顾名思义，CIC指的就是细胞内的细胞。CIC是指一个或多个细胞进到另一个细胞的胞浆内,形成细胞叠套结构的现象，已被发现与肿瘤、炎症等疾病相关：

结合这篇文章，我们根据DICER RNase可以对R-loops中的RNA进行切割这一全新功能，对我们有如下启发：

01 R-loops在DNA损伤和癌症发病风险的研究

提出探究R-loops对DNA损伤识别和修复的影响，以及其如何增加基因组不稳定性，从而提高癌症发病风险的研究问题。

设计实验验证R-loops在DNA损伤和癌症发病中的确切机制，可以通过细胞系的实验或小鼠模型。

在研究计划中明确实验方法，例如使用免疫沉淀技术检测R-loops的形成，以及通过RNA-Seq等技术研究与R-loops相关的基因表达变化。

02 DICER在RNA干扰途径中的作用

探讨DICER在RNA干扰途径中的关键作用，尤其是对抗外源双链RNA的作用，可以从分子机制、信号通路等多个层面进行深入研究。

提出实验设计，例如通过基因敲除或过表达的方式调控DICER的表达水平，观察其对RNA干扰途径的影响。

结合生物信息学方法，分析DICER与RNA干扰途径中其他关键因子的相互作用网络，以揭示其在细胞中的全局作用。

03 RNase H在R-loops降解中的作用

强调RNase H是目前已知的唯一一种能够降解R-loops的酶，提出对其机制和调控的深入研究。

设计实验验证RNase H对R-loops的降解效果，可以通过过表达或沉默RNase H来观察R-loops水平的变化。

在研究计划中明确RNase H与其他相关因子的相互作用，以及其在不同细胞类型或环境中的表达调控机制。

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下面是近期中标的题目，大家可以试着参考一下，构思下一个自己的项目题目。