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用脱氨酶测序破译DNA表观遗传密码 打破数十年局限

2018-10-10 10:34 来源:科技日报

科技日报华盛顿10月8日电 美国宾夕法尼亚大学研究人员开发出一种破译DNA表观遗传密码的新方法,利用DNA脱氨酶进行基因测序。他们8日在《自然·生物技术》杂志上发表论文称,新测序方法克服了沿用数十年的亚硫酸氢盐测序法的局限,将有助于更深入理解肿瘤生成等复杂生物过程。

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资料图:8月2日,香港科技大学举行记者会公布,该校与北京大学合作,首次测定具原子解像度的DNA复制机器三维结构。此项研究为设计和筛选抗癌药物提供不同角度与方向,已于7月初在权威科学期刊《自然》发表。图为相关研究的结构模型。中新社记者 麦尚旻 摄

表观遗传指的是在基因核苷酸序列不发生改变的情况下,基因表达的可遗传变化。对于表观遗传密码的分析,有助于更好地理解和诊断包括癌症在内的一系列疾病,因而成为医学研究的一个重要方向。

在过去几十年里,用来破译表观遗传密码的主要方法依赖于一种叫做亚硫酸氢盐的化学物质。但以此种物质为基础的测序方法虽然有用,却也有不少局限,其中最重要一点是,亚硫酸氢盐会破坏它接触到的大部分DNA,经其修饰后能够留下的测序材料会很少。

此次,宾夕法尼亚大学开发的新方法则有效克服了上述局限。研究人员引入了一种被称为载脂蛋白信使RNA编辑酶催化多肽(APOBEC)的脱氨酶,这种DNA脱氨酶可以有效区分胞嘧啶修饰状态,其所能达到的效果与使用亚硫酸氢盐相似,但不会损伤DNA。

研究表明,使用新方法测定一种神经元的表观遗传密码,所需的DNA输入要比使用亚硫酸氢盐测序法少很多,只有后者的千分之一。过去有些表观基因组研究由于样本稀缺很难开展,测序所需DNA输入大幅降低,意味着测序适用范围的扩大,将有助于推动这类研究。

研究人员表示,新方法克服了以亚硫酸氢盐为基础的测序方法的许多局限,扩大了表观基因组分析的范围,提供了研究表观遗传密码的新手段,这对于更深入理解神经系统发展、肿瘤生成等复杂的生物过程具有重要意义。

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基因测序的成本曾经高上天,以至于20年前测序人类全基因组是一项全球工程。没想到它降价比电脑芯片更快,现在一个普通消费者也可以掏几百块人民币,测出自己最关键的上百个基因型。此次的新方法更避免了破坏遗传物质,这对测序古生物和古人类样本特别有用。

记者刘海英

[ 编辑: 吴慧颖 ]
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