核糖核苷酸是RNA的基本單位，它們會(huì)在DNA復(fù)制和修復(fù)過程中嵌入基因組DNA，進(jìn)而影響基因組的穩(wěn)定性。然而，迄今為止人們還無法鑒定和定位這些插入DNA的核糖核苷酸。

為此，喬治亞理工學(xué)院和科羅拉多大學(xué)的科學(xué)家們開發(fā)了一種新測序技術(shù)——Ribose-seq。

該技術(shù)可以鑒定和分析插入基因組DNA的核糖核苷酸，適用于包括人類在內(nèi)的多種生物。這一成果發(fā)表在一月二十六日的Nature Methods雜志上。

研究人員利用這一技術(shù)在釀酒酵母的細(xì)胞核和線粒體DNA中，繪制了核糖核苷酸的完全圖譜，鑒定了核糖核苷酸插入的“熱點(diǎn)”區(qū)域。研究顯示，核糖核苷酸嵌入很普遍但并不是隨機(jī)發(fā)生的。

“核糖核苷酸是DNA中豐度最高的非標(biāo)準(zhǔn)核苷酸，但迄今為止人們還無法確定它們的位置和類別，”喬治亞理工學(xué)院的副教授Francesca Storici說，他與科羅拉多大學(xué)的助理教授Jay Hesselberth共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。“核糖核苷酸插入會(huì)改變DNA的結(jié)構(gòu)和功能。”

核糖核苷酸里的羥基（OH）能使DNA發(fā)生扭曲，形成敏感性位點(diǎn)。值得注意的是，OH和堿性溶液之間的反應(yīng)，會(huì)讓DNA更容易被切割。Ribose-seq就是利用這一反應(yīng)來檢測核糖核苷酸插入事件的。

研究人員先在核糖核苷酸處切割DNA，然后在此基礎(chǔ)上構(gòu)建DNA文庫，文庫中的DNA序列包含核糖核苷酸插入位點(diǎn)及其上游序列。隨后，他們對文庫進(jìn)行高通量測序，將測序讀取與參考基因組進(jìn)行比對，最終獲得rNMP插入事件的基因組圖譜。

“Ribose-seq能夠特異性直接捕捉嵌入DNA的核糖核苷酸，”Storici指出。“這一技術(shù)適用于任何基因組DNA（從細(xì)胞核基因組、質(zhì)粒DNA到線粒體DNA），不需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。Ribose-seq還可以在DNA遭遇環(huán)境壓力發(fā)生斷裂和脫堿基時(shí)分析rNMP。”

核糖核苷酸里的羥基是ribose-seq的關(guān)鍵，“OH是核糖核苷酸特有的”文章的第一作者Kyung Duk Koh說。

研究人員在釀酒酵母中對這一方法進(jìn)行了驗(yàn)證。“不論是核糖核苷酸的插入位點(diǎn)，還是核糖核苷酸的組成都存在偏好，”Koh說。“我們找到了核糖核苷酸插入基因組的一些熱點(diǎn)。”人們可以在此基礎(chǔ)上鑒定不穩(wěn)定的基因組區(qū)域，理解它們對DNA性能和活性的影響。

下一步，研究人員將把ribose-seq用于其它DNA，“這一技術(shù)可以用于任何生物的任何細(xì)胞類型，只要能提取出基因組DNA，”Koh說。

除了DNA修復(fù)和復(fù)制以外，藥物、環(huán)境壓力和其它因子造成的損傷也會(huì)使核糖核苷酸插入DNA。而Ribose-seq可以幫助人們研究這些過程產(chǎn)生的影響。

“Ribose-seq能讓我們更好的理解核糖核苷酸對DNA結(jié)構(gòu)和功能的影響，”Storici說。“鑒定特征性的核糖核苷酸插入，可以找到人類疾病的新生物學(xué)指標(biāo)，比如癌癥和退行性疾病。”（生物谷Bioon.com）