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测序周报·科研篇:诺奖得主《PNAS》公布最新测序技术,重新定义DNA修复

本周关注:诺奖得主《PNAS》公布最新测序技术:重新定义DNA修复

我们身体细胞内的DNA每日都会由于各种原因而受损,因此可以说细胞间DNA修复系统是维持生命的基础,但是对于这个基础机制科学家们并没有完全弄明白。近期来自北卡罗来纳州大学教堂山分校的研究人员利用先进的测序技术,分析澄清了这些修复系统中的关键分子细节,发现了核苷酸切除修复的奥秘。

这一研究成果公布在2月6日的PNAS杂志上,文章的通讯作者之一是2015年诺贝尔化学奖得主之一Aziz Sancar教授,Sancar教授生于土耳其萨武尔,主要从事DNA修复、细胞周期检查点、生物钟方面的研究。他获得诺贝尔奖的原因也就是DNA修复研究:他曾花费大量时间分析光解和光激活的机制,对这些机制的探索已有近20年时间,直接观察到了光解酶修复胸腺嘧啶二聚体的过程。

为了研究细胞中的切除修复,Sancar等人研发出了一种新技术:XR-seq,XR-seq能帮助研究人员分离和测序切除修复过程中从基因组剪切下来的小片段加合物损伤(adduct-damaged)DNA。了解俄这些DNA片段的序列,将有助于更精确的定位它们在基因组中的位置。

采用这种方法,研究人员于2015年首次构建出了人类基因组的UV修复图,并于2016年生成了抗癌顺铂药物对整个人类基因组的损伤和修复图谱。现在他们又利用XR-seq技术回答了关于大肠杆菌中损伤修复的一些基础性问题,这将有助于研发新型抗生素药物。

Mfd

在这项研究中,研究人员发现一种蛋白:Mfd在细菌的切除修复中扮演了独特的重要作用。

文章作者之一Christopher P. Selby博士表示,“我认为Mfd是大肠杆菌中最有趣的蛋白”。因为当一个细菌基因的DNA被转录成RNA,转录分子机制会被卡在一个庞大的加合物上,此时Mfd就会出现,招募其它修复蛋白,修复DNA损伤部分。这种由Mfd引导的过程被称为转录偶联修复(transcription-coupled repair,生物通译),这种修复在活性转录的DNA链上具有更高的修复速率。

研究人员利用XR-seq方法来分析大肠杆菌细菌细胞中UV诱导的损伤,发现了正常细胞中转录偶联修复的明确证据,但在缺失Mfd的细胞中无法进行这种修复,这证实了Mfd的这一过程中的关键作用。

UvrD

在进一步的实验中,研究人员又发现另外一个切除修复蛋白:UvrD在大肠杆菌中帮助清除受损DNA切除片段的新作用。

如果缺失UvrD,切下的DNA片段就会仍然与染色体DNA结合,使得细胞废物处理酶难以将其切碎降解。同时切除该链的修复蛋白也会绑定在上面,接着切除受损DNA的其它位点。UvrD的工作就是从染色体DNA中解开这些损坏和丢弃的DNA片段,以便可以快速进入下一步处理,相关的修复蛋白也可以继续进行新一轮的修复。

下一步研究人员计划在细菌细胞,人类和其他哺乳动物细胞中利用XR-seq技术解析切除修复的详细过程。

来源:生物通/张迪

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2. 癌症基因英国研究人员日前在美国《基因组研究》杂志上表示,研究人员利用大数据技术分析了大量图片以及超过2.8万个基因的数据,绘制了可清晰展示乳腺癌细胞形态与基因之间关系的图谱,未来有望帮助医生更准确地选择治疗方案,提升治疗乳腺癌的效果。

3. 2月7日,来自斯坦福大学的最新研究显示,新被确诊的乳腺癌患者对遗传检测和咨询的需求超过了可用的服务,妇女对基因检测非常感兴趣,但许多人得不到检测,这意味着医生缺少机会来预防突变携带者及其家庭成员患癌症。

4. 日前来自美国翻译基因组学研究院的研究人员通过研究鉴别出了能够引发儿童机体异常和发育迟缓的基因突变,该突变能够影响名为CASK蛋白的表达,而该蛋白对于儿童大脑发育以及大脑神经元之间的信号传递非常关键。

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6. 一个国际美国临床病理学会、病理学家学会、分子病理学会和临床肿瘤学会联合发布了一项结直肠癌患者分子检测的新指南,以改善患者的预后,该指南近日在线发表在《Journal of Molecular Diagnostics》上。

7. 西北农林科美国Whitehead研究所和Broad研究所的研究人员在14例急性髓系白血病细胞系中,成功鉴定了癌细胞增殖和生存必须的重要基因。结合必要性基因的图谱和已存在的基因组信息,他们的研究显示通过基因定义的癌症亚分类情况可以用于开发新的疗法。

8. 本周《自然》在线刊载的研究The genome of Chenopodium quinoa发表了首个藜麦高质量参照基因组。这项新成果将促进藜麦的遗传改良和育种策略,有望提高全球粮食安全。

新发表文章

新技术

CPSS 2.0: a computational platform update for the analysis of small RNA sequencing data. Wan C et al. Bioinformatics. 2017 Feb 8.

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Dynamics of genome size evolution in birds and mammals. Kapusta A et al.Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Feb 8.

The Evolution and Genetics of Carotenoid Processing in Animals. Toews DP et al. Trends Genet. 2017 Feb 4.

miR-450a-5p within rat adipose tissue exosome-like vesicles promotes adipogenic differentiation by targeting WISP2. Zhang Y et al. J Cell Sci. 2017 Feb 6.

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High throughput mining of E-genome specific SNPs for characterizing Thinopyrum elongatum introgressions in common wheat. Lou H et al. Mol Ecol Resour. 2017 Feb 9.

Functional outcomes of fungal community shifts driven by tree genotype and spatial-temporal factors in Mediterranean pine forests. Pérez-Izquierdo L et al. Environ Microbiol. 2017 Feb 9.

Integrating Small RNA Sequencing with QTL Mapping for Identification of miRNAs and Their Target Genes Associated with Heat Tolerance at the Flowering Stage in Rice. Liu Q et al. Front Plant Sci. 2017 Jan 24.

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Response of Microbial Communities to Roxarsone under Different Culture Conditions. Liu Y et al. Can J Microbiol. 2017 Jan 20.

Effects of several in-feed antibiotic combinations on the abundance and diversity of fecal microbes in weaned pigs. Li H et al. Can J Microbiol. 2017 Jan 24.

Comparison of rumen bacteria distribution in original rumen digesta, rumen liquid and solid fractions in lactating Holstein cows. Ji S et al. J Anim Sci Biotechnol. 2017 Feb 1

Genome-wide transcription-coupled repair in Escherichia coli is mediated by the Mfd translocase. Adebali O et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Feb 6.

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Whole-genome sequencing identifies new genetic alterations in meningiomas. Tang M et al. Oncotarget. 2017 Feb 3.

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Dpath software reveals hierarchical haemato-endothelial lineages of Etv2 progenitors based on single-cell transcriptome analysis. Gong W et al. Nat Commun. 2017 Feb 9.

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本文由 测序中国 作者:白云 发表,转载请注明来源!

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