4月26日《Science》在线版上发表了一篇,关于作为第六种碱基,5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)的确切功能仍在实验室管理研究中,但普遍认为它参与了DNA去甲基化或基因表达调控。
5-hmC是5-mC的羟基化形式,1952年在噬菌体DNA中首次发现。几十年来,羟甲基胞嘧啶的研究一直围绕着它对于噬菌体DNA的保护作用。亚硫酸氢盐测序是发现基因组中5mC的标准方法,但它无法区分5mC和5hmC。因此,剑桥的化学家Shankar Balasubramanian及其同事在寻找一些化学反应,希望能改变其中一个核苷酸,让它们在测序中以不同的形式读取。
他们采用的新方法在5hmC上添加了一个氧原子,这导致其转化成另一个修饰的核苷酸,5-甲氧基胞嘧啶(5fC)。在进入亚硫酸氢盐的测序步骤时,这种新的核苷酸转化成尿嘧啶。而额外的氧化步骤对5mC无影响,这样研究人员就能区分基因组中这两种核苷酸。为了检验氧化反应是否只针对5hmC,研究人员将三条合成的双链DNA(包含胞嘧啶C、5mC或5hmC)暴露在高钌酸钾(KRuO4)中,之后开展亚硫酸氢盐测序。实验表明,5mC和胞嘧啶未转化成尿嘧啶,而5hmC确实转化成尿嘧啶。之后,研究小组利用氧化过程来靶定小鼠胚胎干细胞的基因组DNA中的5hmC。利用氧化和亚硫酸氢盐测序过程,他们高度精确地定位了5hmC。将此结果与标准亚硫酸氢盐测序的数据进行比较,研究人员确定了5hmC和5mC的精确位置。
Balasubramanian认为:“这是首个以单碱基分辨率对5hmC和5mC进行定量测序的方法。此方法相当简单,操作简便,并与所有测序平台兼容。倘若是全基因组测序,主要的成本仍然是测序。”
关键词:准确定位 5hmC 实验室管理研究