TripLexicon：基因调控RNA-DNA相互作用预测与分析平台

《Bioinformatics》：TripLexicon: Prediction and analysis of gene regulatory RNA-DNA interactions

本刊推荐：为解决非编码RNA(ncRNA)通过RNA:DNA:DNA三链体(triplex)介导基因调控的预测工具复杂性问题，研究人员开发了TripLexicon网络平台。该平台基于TriplexAligner算法预计算了人类和小鼠的RNA-DNA相互作用，提供RNA/DNA/区域三种查询模式，支持基因组/核苷酸分辨率可视化及GO/通路富集分析，显著降低了ncRNA功能研究的技术门槛。

在基因组学研究的广阔图景中，RNA分子长期以来被简单视为DNA与蛋白质之间的信息传递者。然而近年研究发现，非编码RNA（non-coding RNA, ncRNA）能够通过形成RNA:DNA:DNA三链体（triplex）结构，直接与基因调控区域相互作用，从而精确调控基因表达。这种由单链RNA通过Hoogsteen碱基配对与双链DNA大沟结合的方式，为理解基因调控提供了全新视角。

尽管三链体形成的重要性日益凸显，但其实验验证技术仍极为复杂，而现有计算预测工具如Triplex Domain Finder、LongTarget等大多需要命令行操作技能，成为许多生物学研究者难以跨越的技术壁垒。正是为了打破这一困境，来自德国歌德大学的研究团队开发了TripLexicon——首个基于网页的RNA-DNA相互作用预测与分析平台。

发表于《Bioinformatics》的这项研究，通过预计算人类和小鼠全基因组范围内的ncRNA与调控元件相互作用，构建了直观的查询系统。用户只需通过基因ID、区域坐标等简单输入，即可获得统计学显著的三链体预测结果，并能直接进行基因本体论（Gene Ontology, GO）和通路富集分析，极大提升了研究效率。

研究团队采用TriplexAligner算法结合LAST局部比对工具，使用特制的三链体评分矩阵进行预测。通过Karlin-Altschul E值评估相互作用显著性，最终将约1200万条预测结果整合至SQLite数据库。平台支持三种查询模式：RNA查询可获取特定转录本的全基因组相互作用图谱；DNA查询能识别调控特定基因的潜在ncRNA；区域查询则支持与ChIP-seq/CUT&RUN等表观基因组数据联动分析。

3.1 案例研究：三链体形成RNA功能的保守性验证

以已知通过三链体机制抑制转座元件的KCNQ1OT1 lncRNA为例，研究人员比较了人与小鼠同源转录本的预测结果。发现两者形成三链体数量高度接近（人源12,943个，鼠源11,873个），提示功能保守性。进一步分析显示小鼠Kcnq1ot1结合位点与LINE、SINE等重复元件显著重叠，证实了该机制在物种间的普适性。

3.2 案例研究：已知调控因子的三链体结合区域鉴定

通过BRG1（SWI/SNF染色质重塑复合体亚基）的CUT&RUN数据与TripLexicon区域查询联动，发现MIR100HG lncRNA预测结合位点与BRG1差异结合区域高度重合。这些位点在MIR100HG敲低后出现BRG1结合量变化，证实了三链体可能介导转录因子染色质定位的假设。

研究结论强调，TripLexicon填补了RNA-DNA相互作用预测资源空白，使原本需要数周的计算分析缩短至分钟级。平台支持结果表动态导出（CSV/Excel/BED格式）、UCSC基因组浏览器实时可视化等功能，为缺乏生物信息学背景的研究者提供了探索ncRNA功能的新途径。

值得注意的是，平台预计算数据涵盖Ensembl 112（人类）和mm39（小鼠）注释的所有lncRNA及调控元件，且通过g:Profiler实现一键式功能富集分析。这种将复杂算法封装为易用界面的设计理念，有望推动三链体研究从计算方法向生物学发现转化。

随着更多实验验证数据的积累，TripLexicon或将成为连接计算预测与功能验证的重要桥梁，特别是在揭示lncRNA在发育、疾病等过程中的调控机制方面发挥关键作用。这种开放科学的设计思路，也体现了现代基因组学研究工具向普惠化、可视化发展的必然趋势。