單分子測序助力細菌甲基化組的分析
日期：2012-10-23 08:01:00
New England Biolabs聯合Pacific Biosciences的研究人員利用PacBio RS系統對6種細菌基因組進行了重測序，不僅鑒定出細菌基因組中新的胞嘧啶和腺嘌呤甲基化位點，還鑒定出介導這些表觀遺傳學標志的甲基轉移酶。該研究成果近日發表在《Nucleic Acids Research》上。
近年來，甲基化研究持續升溫。在哺乳動物中，研究的熱點從第五種堿基5-mC一直延續到5-hmC、5-fC和5-caC。在細菌基因組中，N6-甲基腺嘌呤（m6A）和N4-甲基胞嘧啶（m4C）也很常見，它們作為限制修飾（RM）系統的一部分而行使功能。然而，因缺乏定位這些甲基化的簡單方法，它們常常被忽略。直到單分子實時（SMRT）測序技術的出現，這些甲基化修飾的鑒定才變得很簡單。
在這項研究中，New England Biolabs（NEB）聯合PacBio的研究人員對6種細菌基因組進行了重測序。這6種細菌分別為：Geobacter metallireducens、Chromohalobacter salexigens、Vibrio breoganii、Bacillus cereus，以及空腸彎曲桿菌（Campylobacter jejuni）的兩個亞種。這些細菌之前也在其他平臺上測序過，但這次是利用PacBio RS系統來特異分析其甲基化組。
細菌基因組中的甲基化堿基作為限制修飾系統的一部分發揮著重要功能，它們保護宿主不受其他限制性內切酶的有害作用。然而，在一些情況下，這些甲基轉移酶（MTase）還發揮調控作用，引入m6A殘基，在DNA修復中發揮作用。
研究人員之前將單個MTase基因克隆到質粒上，并在甲基化缺陷型大腸桿菌菌株中增殖，以分析其識別位點，然而，質粒研究的結果不是很明確。因此，研究人員考慮用SMRT測序方法來直接分析細菌基因組，從而獲得甲基化程度的準確估計。
通過這種方法，研究人員在細菌基因組中發現了多個新的N6-甲基腺嘌呤（m6A）和N4-甲基胞嘧啶（m4C）甲基化模式，并指定了負責那些甲基化模式的DNA甲基轉移酶。
作者認為，SMRT測序能為基因組中存在的活性MTase提供功能信息，并破譯它們的識別序列。這種方法，以及它所帶來的長讀取，是現有高通量測序平臺的一個很好輔助手段，便于序列組裝，并可靠記錄基因功能。
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