研究新進展——單分子測序助力細菌甲基化組的分析

New England Biolabs聯(lián)合Pacific Biosciences的研究人員利用PacBio RS系統(tǒng)對6種細菌基因組進行了重測序，不僅鑒定出細菌基因組中新的胞嘧啶和腺嘌呤甲基化位點，還鑒定出介導這些表觀遺傳學標志的甲基轉(zhuǎn)移酶。該研究成果近日發(fā)表在《Nucleic Acids Research》上。

近年來，甲基化研究持續(xù)升溫。在哺乳動物中，研究的熱點從第五種堿基5-mC一直延續(xù)到5-hmC、5-fC和5-caC。在細菌基因組中，N6-甲基腺嘌呤（m6A）和N4-甲基胞嘧啶（m4C）也很常見，它們作為限制修飾（RM）系統(tǒng)的一部分而行使功能。然而，因缺乏定位這些甲基化的簡單方法，它們常常被忽略。直到單分子實時（SMRT）測序技術(shù)的出現(xiàn)，這些甲基化修飾的鑒定才變得很簡單。

在這項研究中，New England Biolabs（NEB）聯(lián)合PacBio的研究人員對6種細菌基因組進行了重測序。這6種細菌分別為：Geobacter metallireducens、Chromohalobacter salexigens、Vibrio breoganii、Bacillus cereus，以及空腸彎曲桿菌（Campylobacter jejuni）的兩個亞種。這些細菌之前也在其他平臺上測序過，但這次是利用PacBio RS系統(tǒng)來特異分析其甲基化組。

細菌基因組中的甲基化堿基作為限制修飾系統(tǒng)的一部分發(fā)揮著重要功能，它們保護宿主不受其他限制性內(nèi)切酶的有害作用。然而，在一些情況下，這些甲基轉(zhuǎn)移酶（MTase）還發(fā)揮調(diào)控作用，引入m6A殘基，在DNA修復中發(fā)揮作用。

研究人員之前將單個MTase基因克隆到質(zhì)粒上，并在甲基化缺陷型大腸桿菌菌株中增殖，以分析其識別位點，然而，質(zhì)粒研究的結(jié)果不是很明確。因此，研究人員考慮用SMRT測序方法來直接分析細菌基因組，從而獲得甲基化程度的準確估計。

通過這種方法，研究人員在細菌基因組中發(fā)現(xiàn)了多個新的N6-甲基腺嘌呤（m6A）和N4-甲基胞嘧啶（m4C）甲基化模式，并了負責那些甲基化模式的DNA甲基轉(zhuǎn)移酶。

作者認為，SMRT測序能為基因組中存在的活性MTase提供功能信息，并破譯它們的識別序列。這種方法，以及它所帶來的長讀取，是現(xiàn)有高通量測序平臺的一個很好輔助手段，便于序列組裝，并可靠記錄基因功能。

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