我院胡晉川研究員在Nature Protocols雜志上報(bào)道精確檢測(cè)核苷酸切除在基因組上分布的測(cè)序方法
核苷酸切除修復(fù)可以修復(fù)紫外線、順鉑等外源因子引起的DNA加合物損傷，與皮膚癌、肺癌等癌癥的發(fā)生以及腫瘤對(duì)相關(guān)化療藥物的抗藥性密切相關(guān)。在染色質(zhì)環(huán)境中，核苷酸切除修復(fù)會(huì)受到DNA復(fù)制、轉(zhuǎn)錄等反應(yīng)以及核小體組裝、組蛋白修飾等表觀遺傳因素的影響。為了更好地研究這些影響，需要知道核苷酸切除修復(fù)在基因組上發(fā)生的準(zhǔn)確位置。最近，來(lái)自復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院、美國(guó)北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校以及土耳其薩班哲大學(xué)的研究人員在Nature Protocols上發(fā)表論文“Genome-wide mapping of nucleotide excision repair with XR-seq”，詳細(xì)描述了一種能以單堿基分辨率檢測(cè)核苷酸切除在整個(gè)基因組上的分布的測(cè)序方法。
在核苷酸切除修復(fù)過(guò)程中，DNA損傷是連同上下游的一小段DNA一起，以單鏈DNA的形式從基因組上切除下來(lái)的（該機(jī)制是由本論文的通訊作者之一Aziz Sancar教授最早發(fā)現(xiàn)的，他憑借對(duì)核苷酸切除修復(fù)機(jī)制的深入研究獲得2015年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)）。如果能捕捉切下來(lái)的DNA片段并進(jìn)行測(cè)序，就可以準(zhǔn)確定位核苷酸切除修復(fù)發(fā)生的位置。在人類(lèi)細(xì)胞中，切下來(lái)的單鏈DNA片段是與TFIIH和XPG等修復(fù)蛋白結(jié)合在一起，因此可以利用相關(guān)蛋白的抗體進(jìn)行免疫共沉淀來(lái)富集純化這些片段，然后與接頭連接。由于切除片段上的DNA損傷會(huì)阻擋DNA聚合酶，在PCR擴(kuò)增之前還要用光解酶把紫外損傷逆轉(zhuǎn)為正常的堿基。這種被命名為“XR (eXcision Repair) -seq”的方法最早用于研究人類(lèi)細(xì)胞中紫外損傷的修復(fù)，相關(guān)論文發(fā)表于Genes & Dev.。
為了克服修復(fù)蛋白抗體的種屬特異性，研究人員用識(shí)別DNA損傷的抗體取代了蛋白抗體，把XR-seq方法擴(kuò)展到大腸桿菌、酵母與擬南芥中（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，光解酶只能逆轉(zhuǎn)紫外損傷，研究人員利用化學(xué)處理或者跨損傷合成（TLS）DNA聚合酶來(lái)應(yīng)對(duì)順鉑或者苯并芘等其它損傷（Proc Natl Acad Sci U S A. 113(41):11507-11512，Proc Natl Acad Sci U S A. 114(26):6752-6757），進(jìn)一步拓展了XR-seq的應(yīng)用范圍。研究人員利用XR-seq方法，深入分析了轉(zhuǎn)錄、染色質(zhì)狀態(tài)以及生物鐘等因素對(duì)核苷酸切除修復(fù)的影響。此外，其他研究者也利用公開(kāi)發(fā)表的XR-seq數(shù)據(jù)，分析了轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合如何通過(guò)影響修復(fù)來(lái)影響癌癥基因組突變分布（Nature 532(7598):259-63，Nature 532(7598):264-7）、核小體對(duì)修復(fù)的影響（Cell 175(4):1074-1087.e18）等科學(xué)問(wèn)題。因此XR-seq方法是研究染色質(zhì)環(huán)境中的核苷酸切除修復(fù)及其如何影響突變發(fā)生的重要工具，能幫助理解癌癥的發(fā)生機(jī)制以及腫瘤對(duì)化療藥物的抗藥性機(jī)制。
在最新發(fā)表的Nature Protocols論文中，作者用模塊化的理念描述了針對(duì)不同物種、不同損傷的XR-seq方法的操作步驟，讓其他研究者可以方便地把該方法用于任何自己感興趣的物種與損傷，將會(huì)極大地促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的研究工作。
本文的第一作者是復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院胡晉川青年研究員與北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校醫(yī)學(xué)院李文濤博士，通訊作者是北卡羅來(lái)納大學(xué)教堂山分校醫(yī)學(xué)院李文濤博士與Aziz Sancar教授。復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院為論文的第一單位。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41596-018-0093-7
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