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我院胡晋川研究员在Nature Protocols杂志上报道精确检测核苷酸切除在基因组上分布的测序方法

发表时间:2018-12-20  |  阅读次数:151次  |  字体大小 [ ]

       核苷酸切除修复可以修复紫外线、顺铂等外源因子引起的DNA加合物损伤,与皮肤癌、肺癌等癌症的发生以及肿瘤对相关化疗药物的抗药性密切相关。在染色质环境中,核苷酸切除修复会受到DNA复制、转录等反应以及核小体组装、组蛋白修饰等表观遗传因素的影响。为了更好地研究这些影响,需要知道核苷酸切除修复在基因组上发生的准确位置。最近,来自复旦大学生物医学研究院、美国北卡罗来纳大学教堂山分校以及土耳其萨班哲大学的研究人员在Nature Protocols上发表论文“Genome-wide mapping of nucleotide excision repair with XR-seq”,详细描述了一种能以单碱基分辨率检测核苷酸切除在整个基因组上的分布的测序方法。

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       在核苷酸切除修复过程中,DNA损伤是连同上下游的一小段DNA一起,以单链DNA的形式从基因组上切除下来的(该机制是由本论文的通讯作者之一Aziz Sancar教授最早发现的,他凭借对核苷酸切除修复机制的深入研究获得2015年诺贝尔化学奖)。如果能捕捉切下来的DNA片段并进行测序,就可以准确定位核苷酸切除修复发生的位置。在人类细胞中,切下来的单链DNA片段是与TFIIH和XPG等修复蛋白结合在一起,因此可以利用相关蛋白的抗体进行免疫共沉淀来富集纯化这些片段,然后与接头连接。由于切除片段上的DNA损伤会阻挡DNA聚合酶,在PCR扩增之前还要用光解酶把紫外损伤逆转为正常的碱基。这种被命名为“XR (eXcision Repair) -seq”的方法最早用于研究人类细胞中紫外损伤的修复,相关论文发表于Genes & Dev.。

       为了克服修复蛋白抗体的种属特异性,研究人员用识别DNA损伤的抗体取代了蛋白抗体,把XR-seq方法扩展到大肠杆菌、酵母与拟南芥中(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 114, E2116–E2125,Proc Natl Acad Sci U S A. 115(15):E3408-E3415,Nat Commun. 17;9(1):1503)。此外,光解酶只能逆转紫外损伤,研究人员利用化学处理或者跨损伤合成(TLS)DNA聚合酶来应对顺铂或者苯并芘等其它损伤(Proc Natl Acad Sci U S A. 113(41):11507-11512,Proc Natl Acad Sci U S A. 114(26):6752-6757),进一步拓展了XR-seq的应用范围。研究人员利用XR-seq方法,深入分析了转录、染色质状态以及生物钟等因素对核苷酸切除修复的影响。此外,其他研究者也利用公开发表的XR-seq数据,分析了转录因子结合如何通过影响修复来影响癌症基因组突变分布(Nature 532(7598):259-63,Nature 532(7598):264-7)、核小体对修复的影响(Cell 175(4):1074-1087.e18)等科学问题。因此XR-seq方法是研究染色质环境中的核苷酸切除修复及其如何影响突变发生的重要工具,能帮助理解癌症的发生机制以及肿瘤对化疗药物的抗药性机制。

       在最新发表的Nature Protocols论文中,作者用模块化的理念描述了针对不同物种、不同损伤的XR-seq方法的操作步骤,让其他研究者可以方便地把该方法用于任何自己感兴趣的物种与损伤,将会极大地促进相关领域的研究工作。

       本文的第一作者是复旦大学生物医学研究院胡晋川青年研究员与北卡罗来纳大学教堂山分校医学院李文涛博士,通讯作者是北卡罗来纳大学教堂山分校医学院李文涛博士与Aziz Sancar教授。复旦大学生物医学研究院为论文的第一单位。

原文链接:https://www.nature.com/articles/s41596-018-0093-7


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