PNAS發布表觀遺傳學研究新方法

日期：2016-03-03 09:08:18

表觀遺傳學修飾是一種不改變DNA序列的重要調控機制。DNA上的表觀遺傳學標簽控制著基因的開和關，可以決定細胞的命運。目前已知的DNA修飾都是人們偶然發現的。

MIT和佛羅里達大學的研究人員最近開發了一個探索未知DNA修飾的系統方法，并將其發表在二月二十九日的美國國家科學院院刊PNAS雜志上。“我們開發的技術平臺可以發現新的核酸修飾，”MIT的Peter Dedon教授介紹道。

研究人員將生物分析化學、比較基因組學和長讀取測序結合起來，在細菌中發現了一種新的DNA修飾。這種修飾可以幫助細菌抵御入侵者，保護自己的基因組。Dedon及其同事認為，細菌和病毒中應該還有多種不為人知的DNA修飾，它們有望成為抗生素的新靶標或者是基因工程的新工具。

辮苷（queuosine）和古嘌苷（archeosine）是微生物中的兩種RNA修飾，它們來自共同的前體——preQ0。佛羅里達大學的Valérie de Crécy-Lagard教授此前鑒定了這些RNA修飾所需的基因。她通過比較基因組學發現，不少細菌的DNA可能也存在這樣的修飾。研究人員通過質譜分析證實，這些細菌DNA的確攜帶類似preQ0的結構。他們將這種DNA修飾命名為dADG。

研究顯示，這些細菌的dADG修飾是防御體系的一部分。入侵病毒的DNA不存在這種修飾，會被細菌生產的限制性內切酶降解掉。Dedon和de Crécy-Lagard正在其他細菌中探索dADG修飾的其他表觀遺傳學功能。

研究人員用單分子實時測序（SMRT）技術對dADG修飾進行了分析。SMRT測序在遇到DNA修飾的時候會產生一個信號，“正確調整軟件就能獲取這個信號，了解DNA修飾處于基因組的什么位置，”Dedon說。“這一技術能定位全基因組的DNA修飾。” 這項研究將SMRT測序、比較基因組學和生化分析結合起來，為人們提供了尋找和鑒定新DNA修飾的一條有效途徑。

近年來，表觀遺傳學尤其是DNA甲基化引起了人們極大的研究熱情。在芯片和二代測序技術的幫助下，研究者們通過檢測基因組的表觀遺傳學狀態，鑒定了大量值得深入研究的甲基化區域。應該如何進一步研究或驗證這些區域呢？對大量樣本進行全基因組掃描顯然是不現實的，這樣做的成本太高。實際上，也沒有必要為了部分區域去檢測整個基因組DNA，本文介紹的工具就足以完成這樣的任務。

N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenine，6mA）是一種廣泛存在于原核生物的甲基化修飾堿基，主要在宿主防御系統中起作用。最近科學家們發現，6mA在真核生物中也比較普遍，而且承擔著重要的生物學功能。哈佛大學的施揚教授和芝加哥大學的何川教授在權威期刊Nature Reviews Molecular Cell Biology上發表文章，回顧了真核生物6mA最近取得的研究進展。這篇文章為人們展示了在基因組中檢測6mA的各種方法，比如特異性抗體和6mA敏感的限制性內切酶。此外，文章還介紹了介導6mA的DNA甲基轉移酶和去甲基化酶。

人類一生可以說是一個不斷做出選擇的過程，比如決定是否節食、鍛煉或者吸煙。這些選擇會對我們的壽命產生或好或壞的影響，不過科學家們對其中的分子機制還知之甚少。愛丁堡大學的研究團隊在Genome biology雜志上發表文章指出，生活方式和環境對甲基化圖譜影響很大，甲基化模式實際上能夠預測死亡。他們把甲基化模式當作衡量生理狀態的表觀遺傳學時鐘，由此判斷個體的壽命長短。