Nature子刊：表觀遺傳學研究的強大工具

　　西奈山伊坎醫學院（Icahn School of Medicine at Mount Sinai）的科學家們開發了一個新技術，可以更精確地揭示細菌群體的表觀遺傳學異質性。這項研究發表在六月十五日的Nature Communications雜志上，為人們提供了表觀遺傳學研究的新工具，有助于解決愈演愈烈的致病菌耐藥性問題。

　　DNA所蘊含的信息不只是核苷酸序列這么簡單，DNA上的化學修飾也會產生顯著的功能性影響。DNA甲基化是細菌中最普遍的表觀遺傳學修飾，尤其是腺嘌呤和胞嘧啶上的甲基化。這些修飾在調控基因表達、細菌毒力和抗生素抗性中起到了重要作用。

　　研究團隊使用PacBio? RS II測序系統，在收集DNA序列數據的同時獲取堿基修飾數據。PacBio單分子實時測序技術可以檢測到N6-methyladenine（6mA）和4-methylcytosine（4mC），這是組成細菌甲基化組的兩種主要修飾。

　　現有的細菌甲基化組研究還處在群體水平上，而揭示表觀遺傳學異質性需要更高的分辨率。“我們建立了一個在單分子水平上檢測和定相DNA甲基化的技術。過去人們一直認為一個克隆里的細菌是完全相同的，我們發現細菌克隆其實存在表觀遺傳學差異，可以分為不同的亞群，具有不同的基因表達模式，”文章的資深作者，助理教授Gang Fang說。“已知細菌群體中的表型異質性，可以提高它們在壓力條件下的生存優勢（比如抗生素治療）。我們的技術可以從頭檢測和分析細菌群體中的表觀遺傳學異質性，在治療致病菌方面很有前景。”

　　研究人員用這一技術研究了七個細菌菌株，揭示了獨特的表觀遺傳學異質性。據估計，全世界40%的人攜帶著幽門螺桿菌，這種致病菌與胃癌有關。研究顯示，隨著單個幽門螺桿菌開始分裂，表觀遺傳學異質性很快就會出現。甲基化模式不同的細菌亞群也有著不同的基因表達模式，這讓幽門螺桿菌出現耐藥性的速度越來越快。

　　“這一新技術有助于更好地分析DNA甲基化的功能及其生理影響。在單分子、單核苷酸水平上解析表觀遺傳學修飾，尤其是和其它單分子或單細胞數據（比如RNA和蛋白質表達）結合起來，有助于闡明控制高級表型的調控關系，比如耐藥性，”西奈山伊坎醫學院的Eric Schadt教授說。“這個技術也可以用于分析DNA病毒和人類線粒體DNA，它們都表現出顯著的表觀遺傳學異質性。”