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PNAS發(fā)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(diào)控機制。DNA上的表觀遺傳學標簽控制著基因的開和關(guān),可以決定細胞的命運。目前已知的DNA修飾都是人們偶然發(fā)現(xiàn)的。

 

MIT和佛羅里達大學的研究人員最近開發(fā)了一個探索未知DNA修飾的系統(tǒng)方法,并將其發(fā)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(fā)的技術(shù)平臺可以發(fā)現(xiàn)新的核酸修飾,”MITPeter 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(jié)合起來,在細菌中發(fā)現(xiàn)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(yīng)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(fā)現(xiàn),不少細菌的DNA可能也存在這樣的修飾。研究人員通過質(zhì)譜分析證實,這些細菌DNA的確攜帶類似preQ0的結(jié)構(gòu)。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(chǎn)的限制性內(nèi)切酶降解掉。Dedonde 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(shù)對dADG修飾進行了分析。SMRT測序在遇到DNA修飾的時候會產(chǎn)生一個信號,“正確調(diào)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(shù)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(jié)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(shù)的幫助下,研究者們通過檢測基因組的表觀遺傳學狀態(tài),鑒定了大量值得深入研究的甲基化區(qū)域。 應(yīng)該如何進一步研究或驗證這些區(qū)域呢?對大量樣本進行全基因組掃描顯然是不現(xiàn)實的,這樣做的成本太高。實際上,也沒有必要為了部分區(qū)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(wù)。

 

N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenine6mA)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(tǒng)中起作用。最近科學家們發(fā)現(xiàn),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(quán)威期刊Nature Reviews Molecular Cell Biology上發(fā)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(nèi)切酶。此外,文章還介紹了介導6mADNA甲基轉(zhuǎn)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(jié)食、鍛煉或者吸煙。這些選擇會對我們的壽命產(chǎn)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(fā)表文章指出,生活方式和環(huán)境對甲基化圖譜影響很大,甲基化模式實際上能夠預(yù)測死亡。他們把甲基化模式當作衡量生理狀態(tài)的表觀遺傳學時鐘,由此判斷個體的壽命長短。

 

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