纽约(基因组网)-佐治亚理工学院和其他两个小组的研究人员已经独立开发出一种新技术,用于绘制已被纳入基因组DNA的核糖核苷酸图谱vwin德赢ac米兰合作。
佐治亚理工学院小组的方法叫做核糖序列在一篇论文中被描述在自然方法今天。与今天在其他地方发表的另外两项技术一起,它可以帮助研究人员了解核糖核苷酸如何改变DNA和染色质的结构和功能,以及核糖核苷酸特征是否可以作为某些人类疾病的生物标志物。
一段时间以来,人们已经知道,DNA偶尔会包含核糖核苷酸作为构建单元,而不是通常的脱氧核糖核苷酸。两者的不同之处在于核糖核苷酸中存在一个单独的2'-羟基,但一直没有在全基因组基础上绘制核糖核苷酸图谱的方法。
在DNA复制或DNA修复过程中,核糖核苷酸可以被几个DNA聚合酶结合,当DNA受损时也会出现核糖核苷酸。存在从DNA中去除核糖核苷酸的细胞机制,因为它们的高活性羟基可以使DNA不稳定。其中一种叫做RNAse H2的核糖核酸去除酶的突变与一种叫做aicardii - goutieres综合征的人类神经系统疾病有关。
对于他们新的核糖测序方法,佐治亚理工学院的研究人员首先将基因组DNA片段化,并添加带有测序适配器的分子条形码。然后,他们用碱处理样本,碱液使DNA变性,并在含有核糖核苷酸的位置将其切割。裂解产物有一个2',3'-环磷酸或2'-磷酸端,在tRNA连接酶的帮助下拟南芥AtRNL与片段的另一端相连,形成单链DNA圈。在使用T5外切酶破坏所有剩余的非环状DNA后,DNA环随后被pcr扩增和测序。从序列读取,可以推断出核糖核苷酸在基因组中的位置。
在他们的论文中,研究小组将核糖测序技术应用于一种缺少RNase H2酶的出芽酵母的细胞核和线粒体DNA。总的来说,他们发现C-ribonucleotides (rCMP)和rgmp比rAMP和rUMP更频繁地合并到DNA中,并且在核糖核苷酸之后的上游碱基最常见的是A,最不常见的是g。核糖核苷酸似乎更频繁地合并到新合成的核DNA的前导链,而不是滞后链。研究人员还发现,在线粒体基因组中,核糖核苷酸优先合并在富含gc区域的上游。
有几个热点的核糖核苷酸,都在DNA区域,每个细胞有多个副本:线粒体DNA,核糖体DNA重复,和酵母逆转录转座子。
与佐治亚理工学院的研究小组不同,苏格兰爱丁堡大学的研究人员开发了一种相关的方法嵌入式核糖核酸测序,或emRiboSeq,他们发表在自然今天作为滞后链复制研究的一部分。
他们的方法要求首先用重组RNase H2处理基因组DNA,它会在DNA中核糖核苷酸的5'端产生一个缺口。然后,他们将一个测序适配器连接到核糖核苷酸旁边的脱氧核苷酸的3'-羟基上,并对得到的片段进行测序。
另一种绘制核糖核苷酸全基因组分布的方法叫做水解端测序或HydEn-seq,于今日出版结构与分子生物学由国家环境健康科学研究所的研究人员领导的一个小组。
佐治亚理工学院的研究人员总结说,这三种方法“应该让我们更好地理解rNMP对DNA和染色质的结构和功能的影响,特定的rNMP签名可能代表了人类疾病的新生物标志物,如aicardii - goutieres综合征、癌症和其他退行性疾病。”