國際著名期刊《核酸研究》(Nucleic Acids Research)2021年4月19號發(fā)表了武漢大學藥學院王連榮教授課題組在細菌DNA磷硫?;I域的最新突破。這項工作探索出在溫和反應條件下標記效率高、特異性強的磷硫?;复偌盎瘜W標記方法,在真正意義上實現(xiàn)了磷硫酰化在DNA單分子水平的可視化,使我們得以深入地揭示基因組磷硫?;揎椀莫毺靥卣鳌?/span>
論文題為“Single-molecule optical mapping of the distribution of DNA phosphorothioate epigenetics”(《利用單分子光學成像揭示DNA上磷硫酰化表觀修飾的分布》)。武漢大學藥學院博士生魏月、博士后黃琴琴(現(xiàn)為鄭州大學副教授)為論文并列第一作者,王連榮教授為論文通訊作者。
DNA磷硫?;揎検瞧駷橹刮ㄒ灰环N存在于DNA磷酸骨架上的表觀遺傳修飾。細菌磷硫酰化系統(tǒng)參與了宿主的基因轉錄調控、抗噬菌體防御系統(tǒng)、胞內氧化還原平衡等諸多生理過程。DNA單分子水平上的磷硫酰化修飾位點如何分布一直是該領域亟待回答的科學問題。此前針對這一表觀遺傳修飾的檢測大多依賴于液質聯(lián)用以及三代測序等技術,而由這些方法獲得的檢測結果往往是進行整體平均,無法有效地展示單個DNA分子上磷硫?;揎椃植嫉奶卣饕?guī)律、以及分子間的分布差異。
王連榮課題組創(chuàng)新性地利用兩種方法分別對單鏈和雙鏈磷硫?;揎椷M行熒光可視化特異性標記(如圖),對細菌染色體DNA、質粒DNA和λ噬菌體基因組DNA進行了熒光標記,繪制了磷硫?;稽c的光學圖譜,并揭示了磷硫?;揎椩诩毦蚪M單分子水平上的獨特分布特征。首先,不論是單鏈還是雙鏈DNA磷硫酰化,修飾位點在DNA分子之間顯著不同,即呈現(xiàn)異質性;其次,磷硫?;稽c的個數(shù)和位置在DNA上呈現(xiàn)隨機性和不均一的分布狀態(tài)。但有意思的是,相鄰DNA磷硫酰化位點之間的間距呈現(xiàn)規(guī)律性,微生物更傾向產(chǎn)生相對距離較近的修飾分布態(tài)勢。>30% 集中在1.5~4 kb,>50% 集中在4~10 kb。也就是說修飾蛋白在基因組選擇修飾位點時,除了識別CCA、GAAC/GTTC核心序列,修飾位點分布的密度也是位點選擇的關鍵因素。這可能是因為相對距離更小的修飾有助于宿主DNA抵抗自身磷硫酰化修飾系統(tǒng)限制蛋白的限制作用。
該研究實現(xiàn)了單分子水平的磷硫?;揎棛z測,進一步加深了我們對磷硫?;揎椃植家?guī)律的認識,同時使對DNA磷硫?;揎椀臋z測達到了單分子的水平。這項工作揭示了磷硫?;揎椩?/span>DNA單分子水平的“真面目”,發(fā)現(xiàn)與其它DNA表觀修飾迥然不同,即DNA磷硫?;揎椩诓煌?/span>DNA分子上的分布呈現(xiàn)高度異質性但是修飾位點間距又呈規(guī)律性的獨特特征,為我們解析磷硫?;揎椢稽c選擇機制以及限制蛋白如何利用磷硫?;Y構和分布密度進行“自我-入侵DNA”的鑒別提供了依據(jù)。
?
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
圖:基因組上磷硫?;揎椀臒晒鈽擞?/span>
?
王連榮課題組在細菌DNA磷硫酰化領域的研究,以通訊或共同通訊作者相繼在Nature Microbiology(《自然·微生物學》)、PNAS(《美國國家科學院院刊》)、Nature Communications(《自然·通訊》)、Nucleic Acids Research(《核酸研究》)、mBio(《m生物》)、Medicinal Research Reviews(《藥學研究綜述》)、Analytical Chemistry(《分析化學》)等雜志上發(fā)表文章。
論文鏈接:https://academic.oup.com/nar/article/49/7/3672/6188350
王連榮實驗室網(wǎng)站:http://www.lianronglab.com/
版權與免責聲明:本網(wǎng)頁的內容由收集互聯(lián)網(wǎng)上公開發(fā)布的信息整理獲得。目的在于傳遞信息及分享,并不意味著贊同其觀點或證實其真實性,也不構成其他建議。僅提供交流平臺,不為其版權負責。如涉及侵權,請聯(lián)系我們及時修改或刪除。郵箱:sales@allpeptide.com