上海交大團(tuán)隊(duì)揭示DNA磷硫?；蚪M修飾異質(zhì)性特征

馨婭

[本刊訊]上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院微生物代謝國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄧子新院士團(tuán)隊(duì)由德林教授研究組與張大兵教授團(tuán)隊(duì)楊立桃教授研究組合作，在DNA磷硫酰化修飾研究方面取得新進(jìn)展：開發(fā)了PT-IC-seq和PT-IC-ddPCR兩種技術(shù)，首次定量地檢測了基因組上DNA磷硫?；揎椢稽c(diǎn)，揭示了磷硫酰化修飾在全基因組水平上的修飾都存在細(xì)胞之間異質(zhì)性。相關(guān)成果于2019年4月1日在線發(fā)表于PLoS?Genetics。

DNA是重要的遺傳物質(zhì)，儲存著所有蛋白質(zhì)和RNA的全部遺傳信息。DNA上的任何一個微小的變化都有可能改變生命的遺傳信息，影響生命活動，如經(jīng)典的DNA甲基化修飾在生物界具有保護(hù)遺傳穩(wěn)定，調(diào)控DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄以及翻譯過程等重要功能。DNA磷硫酰化修飾是由鄧子新發(fā)現(xiàn)的，DNA骨架上硫原子取代磷原子上的非橋聯(lián)氧原子形成的一種新型DNA修飾。它突破了DNA由碳、氫、氧、氮、磷5種元素構(gòu)成的結(jié)論，拓展了經(jīng)典的DNA組成。由德林研究組曾利用單分子實(shí)時測序和碘切割依賴的測序技術(shù)繪制了大腸桿菌基因組DNA磷硫?；揎棃D譜，但這種新型DNA修飾的基因組分布規(guī)律和修飾頻率尚未知。

該研究團(tuán)隊(duì)將碘乙醇對磷硫?；揎椢稽c(diǎn)的特異性切割和新一代DNA測序技術(shù)結(jié)合起來，開發(fā)了PT-IC-seq技術(shù)，該技術(shù)可用于高通量研究全基因組水平上每個磷硫酰化位點(diǎn)的修飾頻率。通過PT-IC-seq分析發(fā)現(xiàn)，在大腸桿菌B7A和沙門氏菌Serovar?Cerro?87中的大多數(shù)磷硫酰化修飾位點(diǎn)都是保持著較低的修飾頻率（<5%），并且它們都表現(xiàn)出類似于甲基化修飾的異質(zhì)性特點(diǎn)。隨后，研究人員又引入了微滴式數(shù)字PCR技術(shù)，開發(fā)了可以絕對定量的PT-IC-ddPCR方法，相關(guān)分析進(jìn)一步印證了DNA磷硫?；揎椌哂械皖l和異質(zhì)性特征的重要發(fā)現(xiàn)。類似于甲基化異質(zhì)性，這種磷硫?；愘|(zhì)性能否提高細(xì)菌在逆性環(huán)境下的群體生存能力而賦予其種群進(jìn)化，上的優(yōu)勢，目前還不得而知。

該研究團(tuán)隊(duì)持續(xù)關(guān)注DNA磷硫酰化修飾的生物學(xué)研究，相繼解析了DNA磷硫?；揎椈蚪M圖譜，修飾基因的功能和轉(zhuǎn)錄水平上的調(diào)控機(jī)制，以及發(fā)現(xiàn)DNA磷硫?；揎椣拗葡到y(tǒng)并闡明了其作用機(jī)制。該工作是這種新型DNA骨架修飾生物學(xué)研究上的又一重要進(jìn)展，相關(guān)研究為磷硫酰化修飾在全基因組水平的精確定位和定量鑒定提供了重要工具，對揭示修飾的過程和修飾的生理功能具有重要的指導(dǎo)意義。