Nature Methods發(fā)布新測序技術
日期：2015-01-28 08:56:12
核糖核苷酸是RNA的基本單位，它們會在DNA復制和修復過程中嵌入基因組DNA，進而影響基因組的穩(wěn)定性。然而，迄今為止人們還無法鑒定和定位這些插入DNA的核糖核苷酸。
為此，喬治亞理工學院和科羅拉多大學的科學家們開發(fā)了一種新測序技術，Ribose-seq。該技術可以鑒定和分析插入基因組DNA的核糖核苷酸，適用于包括人類在內(nèi)的多種生物。這一成果發(fā)表在一月二十六日的Nature Methods雜志上。
研究人員利用這一技術在釀酒酵母的細胞核和線粒體DNA中，繪制了核糖核苷酸的完全圖譜，鑒定了核糖核苷酸插入的“熱點”區(qū)域。研究顯示，核糖核苷酸嵌入很普遍但并不是隨機發(fā)生的。
“核糖核苷酸是DNA中豐度最高的非標準核苷酸，但迄今為止人們還無法確定它們的位置和類別，”喬治亞理工學院的副教授Francesca Storici說，他與科羅拉多大學的助理教授Jay Hesselberth共同領導了這項研究。“核糖核苷酸插入會改變DNA的結構和功能。”
核糖核苷酸里的羥基（OH）能使DNA發(fā)生扭曲，形成敏感性位點。值得注意的是，OH和堿性溶液之間的反應，會讓DNA更容易被切割。Ribose-seq就是利用這一反應來檢測核糖核苷酸插入事件的。
研究人員先在核糖核苷酸處切割DNA，然后在此基礎上構建DNA文庫，文庫中的DNA序列包含核糖核苷酸插入位點及其上游序列。隨后，他們對文庫進行高通量測序，將測序讀取與參考基因組進行比對，最終獲得rNMP插入事件的基因組圖譜。
“Ribose-seq能夠特異性直接捕捉嵌入DNA的核糖核苷酸，”Storici指出。“這一技術適用于任何基因組DNA（從細胞核基因組、質粒DNA到線粒體DNA），不需要進行標準化。Ribose-seq還可以在DNA遭遇環(huán)境壓力發(fā)生斷裂和脫堿基時分析rNMP。”
核糖核苷酸里的羥基是ribose-seq的關鍵，“OH是核糖核苷酸特有的”文章的第一作者Kyung Duk Koh說。
研究人員在釀酒酵母中對這一方法進行了驗證。“不論是核糖核苷酸的插入位點，還是核糖核苷酸的組成都存在偏好，”Koh說。“我們找到了核糖核苷酸插入基因組的一些熱點。”人們可以在此基礎上鑒定不穩(wěn)定的基因組區(qū)域，理解它們對DNA性能和活性的影響。
下一步，研究人員將把ribose-seq用于其它DNA，“這一技術可以用于任何生物的任何細胞類型，只要能提取出基因組DNA，”Koh說。
除了DNA修復和復制以外，藥物、環(huán)境壓力和其它因子造成的損傷也會使核糖核苷酸插入DNA。而Ribose-seq可以幫助人們研究這些過程產(chǎn)生的影響。
“Ribose-seq能讓我們更好的理解核糖核苷酸對DNA結構和功能的影響，”Storici說。“鑒定特征性的核糖核苷酸插入，可以找到人類疾病的新生物學指標，比如癌癥和退行性疾病。”
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