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nature methods:科学家发布新测序技术

【2015-02-09】

核糖核苷酸是rna的基本单位,它们会在dna复制和修复过程中嵌入基因组dna,进而影响基因组的稳定性。然而,迄今为止人们还无法鉴定和定位这些插入dna的核糖核苷酸。

为此,乔治亚理工学院和科罗拉多大学的科学家们开发了一种新测序技术,ribose-seq。该技术可以鉴定和分析插入基因组dna的核糖核苷酸,适用于包括人类在内的多种生物。这一成果发表在一月二十六日的nature methods杂志上。

研究人员利用这一技术在酿酒酵母的细胞核和线粒体dna中,绘制了核糖核苷酸的完全图谱,鉴定了核糖核苷酸插入的“热点”区域。研究显示,核糖核苷酸嵌入很普遍但并不是随机发生的。

“核糖核苷酸是dna中丰度最高的非标准核苷酸,但迄今为止人们还无法确定它们的位置和类别,”乔治亚理工学院的副教授francesca storici说,他与科罗拉多大学的助理教授jay hesselberth共同领导了这项研究。“核糖核苷酸插入会改变dna的结构和功能。”

核糖核苷酸里的羟基(oh)能使dna发生扭曲,形成敏感性位点。值得注意的是,oh和碱性溶液之间的反应,会让dna更容易被切割。ribose-seq就是利用这一反应来检测核糖核苷酸插入事件的。

研究人员先在核糖核苷酸处切割dna,然后在此基础上构建dna文库,文库中的dna序列包含核糖核苷酸插入位点及其上游序列。随后,他们对文库进行高通量测序,将测序读取与参考基因组进行比对,最终获得rnmp插入事件的基因组图谱。

“ribose-seq能够特异性直接捕捉嵌入dna的核糖核苷酸,”storici指出。“这一技术适用于任何基因组dna(从细胞核基因组、质粒dna到线粒体dna),不需要进行标准化。ribose-seq还可以在dna遭遇环境压力发生断裂和脱碱基时分析rnmp。”

核糖核苷酸里的羟基是ribose-seq的关键,“oh是核糖核苷酸特有的”文章的第一作者kyung duk koh说。

研究人员在酿酒酵母中对这一方法进行了验证。“不论是核糖核苷酸的插入位点,还是核糖核苷酸的组成都存在偏好,”koh说。“我们找到了核糖核苷酸插入基因组的一些热点。”人们可以在此基础上鉴定不稳定的基因组区域,理解它们对dna性能和活性的影响。

下一步,研究人员将把ribose-seq用于其它dna,“这一技术可以用于任何生物的任何细胞类型,只要能提取出基因组dna,”koh说。

除了dna修复和复制以外,药物、环境压力和其它因子造成的损伤也会使核糖核苷酸插入dna。而ribose-seq可以帮助人们研究这些过程产生的影响。

“ribose-seq能让我们更好的理解核糖核苷酸对dna结构和功能的影响,”storici说。“鉴定特征性的核糖核苷酸插入,可以找到人类疾病的新生物学指标,比如癌症和退行性疾病。”

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