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公司動態(tài)
單分子測序靈敏檢測5-hmC
點擊次數(shù):2912 發(fā)布時間:2011-11-24
單分子測序靈敏檢測5-hmC
www.biomart.cn/runwell/index.htm
對于“神秘”的5-hmC,目前還沒有一種測序方法能準(zhǔn)確判定它在基因組中的位置。為此,美國芝加哥大學(xué)與Pacific Biosciences公司的研究人員合作,利用第三代單分子SMRT測序技術(shù)和5-hmC的選擇性化學(xué)標(biāo)記方法來高通量檢測5-hmC。通過聚合酶動力學(xué)帶來的寶貴信息,研究人員可直接檢測DNA甲基化,包括N6-甲基腺嘌呤、5-mC和5-hmC。
甲基化研究如今開展得如火如荼。除了人們熟知的5-mC,很多研究人員也將目光轉(zhuǎn)向了另一種DNA修飾——5-羥甲基胞嘧啶(5-hmC)。5-hmC是5-mC的羥基化形式,1952年在噬菌體DNA中發(fā)現(xiàn)。幾十年來,羥甲基胞嘧啶的研究一直圍繞著它對于噬菌體DNA的保護(hù)作用。直到zui近,人們發(fā)現(xiàn)它與多個關(guān)鍵的細(xì)胞功能有關(guān),包括胚胎干細(xì)胞發(fā)育、正常的骨髓細(xì)胞生成和受精卵發(fā)育。
若想深入了解5-hmC的生物學(xué)功能,必須開發(fā)出一種靈敏的測序方法,以揭示它在基因組中的位置。而現(xiàn)有的測序方法,如亞硫酸氫鹽測序,無法區(qū)分5-mC和5-hmC。為此,美國芝加哥大學(xué)與Pacific Biosciences公司的研究人員合作,利用第三代單分子測序技術(shù)和5-hmC的選擇性化學(xué)標(biāo)記方法來高通量檢測5-hmC。該研究成果于11月20日發(fā)表在《Nature Methods》在線版上。
Pacific Biosciences公司開發(fā)的單分子實時(SMRT)DNA測序是一種第三代的測序技術(shù),它利用單個DNA聚合酶分子來開展DNA合成,并監(jiān)控核苷酸的不斷摻入。核苷酸摻入的實時記錄,不僅產(chǎn)生了序列讀取,還帶來了關(guān)于聚合酶動力學(xué)的寶貴信息。通過這些信息,研究人員能鑒別DNA堿基的修飾。
一般來說,聚合酶在修飾堿基周圍的速率要比未修飾DNA慢。通過比較每個模板位點的摻入時間、脈沖間持續(xù)時間(IPD),可定量比較這一差異。利用這一方法,研究人員可直接檢測DNA甲基化,包括N6-甲基腺嘌呤、5-mC和5-hmC。聚合酶動力學(xué)的測定是SMRT測序的內(nèi)在組成,不會對DNA一級序列的測定有任何不良影響。
研究人員還對5-hmC進(jìn)行了選擇性化學(xué)標(biāo)記。首先利用β-葡萄糖苷轉(zhuǎn)移酶為5-hmC引入疊氮修飾,之后通過點擊化學(xué)(click chemistry)反應(yīng)安裝一個生物素標(biāo)簽。通過這種方法,研究人員富集了基因組中的5-hmC,減少所需的測序量。此外,5-hmC上的大體積標(biāo)簽在SMRT測序中產(chǎn)生了更大的動力學(xué)信號,以便在較低覆蓋度時更自信地修飾堿基。
為了檢驗這種方法的可行性,研究人員檢測了小鼠胚胎干細(xì)胞(mESC)中的5-hmC。在選擇性標(biāo)記和富集之后,他們制備了SMRTbell DNA文庫,用于鳥槍法SMRT測序,并分析動力學(xué)信號。他們檢測到清晰的HS-N3-5-gmC信號。由于動力學(xué)信號的大幅增加,在單分子讀取中可輕松5-hmC的位點,而無需與未修飾的對照樣品進(jìn)行比較。
作者認(rèn)為,這種技術(shù)將是研究5-hmC生物學(xué)功能的有力方法。