上海交大破譯DNA磷硫酰化修飾基因組分布圖譜

　　近日，上海交通大學生命科學技術學院、微生物代謝國家重點實驗室在DNA磷硫酰化修飾方面取得突破，《Nature Communications》在線發表了由德林教授研究小組的最新進展《Genomic mapping of phosphorothioates reveals partial modification of short consensus sequences》。

　　 DNA作為生命的遺傳物質，是生命科學領域的研究焦點之一。由碳、氫、氧、氮和磷五種元素所構成的四種核苷酸序列編碼著自然界生物的遺傳現象。對DNA結構和功能的每一次全新認知，都是生命科學發展的里程碑。課題組所屬鄧子新研究團隊在前期工作中發現了DNA上存在一種全新的修飾-磷硫酰化修飾。這一現象被國際同行公認為“迄今為止在DNA骨架上發現的第一個天然修飾”，是目前在DNA骨架上發現的第六種元素。多年來，圍繞這一現象的探索已逐步形成了一個全新的研究領域，是對DNA結構理論的又一原創貢獻，具有重大的基礎理論意義。

　　 DNA磷硫酰化修飾廣泛存在于細菌中，與細菌的自我防衛機制緊密相關，然而其序列特異性及在細菌基因組中的分布情況尚無報道。本工作以大腸桿菌Escherichia coliB7A為研究對象，建立了單分子實時測序（single molecule real-time sequencing，SMRT）和碘切割依賴的深度測序（deep sequencing of iodine-induced cleavage at PT，ICDS)兩種新穎的技術，測定了基因組水平DNA磷硫酰化修飾位點，首次獲得了精確的細菌基因組磷硫酰化修飾位點分布圖譜。

　　 兩種測序方法相互補充，測得修飾位點具有保守的GpsAAC/GpsTTC短序列特征。而大腸桿菌中同樣存在一個DNA磷硫酰化修飾-限制系統，并且其基因組中只有部分的GAAC/GTTC位點被DNA磷硫酰化修飾酶識別修飾。這一發現表明，DNA磷硫酰化修飾-限制系統不同于經典的甲基化修飾-限制系統，具有特殊的作用機制。

　　 大腸桿菌DNA磷硫酰化修飾基因組分布圖譜的繪制將極大地推動DNA磷硫酰化的生物學功能研究，對深入理解并揭示這一特殊表觀遺傳學修飾的生物化學過程提供了重要依據。上海交通大學微生物代謝國家重點實驗室由德林教授研究小組曹博、成秋香博士、鄭曉青參與啟動了該項研究，并聯合美國麻省理工學院、武漢大學和美國太平洋生物科學公司等國際研究小組協同攻關取得了研究成果。該研究得到了國家重點基礎研究發展計劃項目、國家自然科學基金項目以及上海市浦江人才計劃項目的支持。