生物通報道  來自芝加哥大學、德克薩斯大學奧斯汀分校的研究人員報告稱，他們開發(fā)出了一種新方法實現(xiàn)高效定量高通量tRNA測序。這種叫做DM-tRNA-seq的技術適用于在所有生物體中開展tRNA研究。這一重要的研究成果發(fā)布在7月27日的《自然方法》（Nature Methods）雜志上。

芝加哥大學生物化學和分子生物學教授潘滔（Tao Pan）博士及德克薩斯大學奧斯汀分校的Alan M Lambowitz是這篇論文的共同通訊作者。芝加哥大學的何川（Chuan He）教授是這篇論文的合著作者之一。

轉錄組是特定細胞或組織在特定時間或狀態(tài)下轉錄出來的所有RNA的集合。通過對轉錄組的研究可以揭示生物體的基因表達，研究結構變異及發(fā)現(xiàn)新基因。RNA測序(RNA-seq)作為一種新的轉錄組研究手段，利用新一代測序技術能夠更快速、準確地為人們提供更多的生物體轉錄信息。

廣泛使用的RNA-seq是通過提取樣本總RNA后，根據(jù)所測RNA種類進行分離純化。在進而片段化為所用測序平臺所需的長度（或反轉錄后片段化），反轉錄后連接測序接頭。接著利用PCR擴增達到一定豐度上機測序，直到獲得足夠的序列。所得序列通過與參考基因組比對或從頭組裝形成全基因組范圍的轉錄組。

這種標準方法適用于諸如mRNA、長鏈非編碼RNA、miRNA或來自rRNA的片段、小核RNA及小核仁RNA等大多數(shù)的細胞RNAs。tRNA是唯一一類無法有效及定量應用標準測序方法的細胞小RNA分子。測序tRNA的主要障礙包括tRNA中存在很多的轉錄后修飾，以及它穩(wěn)定和廣泛的二級結構，這些干擾了cDNA合成和接頭連接。

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tRNAs對于細胞極為重要，tRNAs的合成受到嚴格的細胞控制。近期的一些研究證據(jù)表明，tRNA表達和突變與諸如神經(jīng)系統(tǒng)疾病和癌癥等各種疾病有著關聯(lián)。缺乏有效及定量tRNA測序方法阻礙了對tRNA的生物學研究。

在這篇Nature Methods文章中，研究人員開發(fā)出了DM-tRNA-seq的測序技術，采用兩種策略消除或大大減少了tRNA修飾和結構障礙。第一個是，采用來自大腸桿菌野生型酶AlkB和特異突變體D135S AlkB的酶混合物去除了人類tRNA中的三種DNA甲基化：N3-甲基胞嘧啶（m3C）、N1-甲基胞嘧啶（m1C）和N1-甲基鳥苷（m1G）。第二種策略，是利用耐熱II組內(nèi)含子逆轉錄酶(TGIRT; InGex)持續(xù)合成了來自高度結構化tRNA的cDNA。由此，采用這些策略研究人員在HEK293T細胞中實現(xiàn)了高效的定量tRNA測序。

作者們指出，新的DM-tRNA-seq測序方法不僅使得進行高效定量tRNA測序變得切實可行，并能夠以一種高通量的方式用于研究tRNA上的這些甲基化修飾。

此外，不久前潘滔教授課題組還發(fā)布了另一項重要的研究發(fā)現(xiàn)，證實一些mRNA上的表觀遺傳修飾充當了結構“開關”：通過物理上開放折疊mRNA鏈中的空間，使得RNA結合蛋白能夠識別及讀取其他方式無法接近的mRNA區(qū)域，由此揭示出了基因表達另一層次的表觀遺傳調(diào)控機制。這一研究成果發(fā)布在Nature雜志上（延伸閱讀：潘滔教授Nature揭示重要表觀遺傳開關 ）。

（生物通：何嬙）

生物通推薦原文摘要：

Efficient and quantitative high-throughput tRNA sequencing

Despite its biological importance, tRNA has not been adequately sequenced by standard methods because of its abundant post-transcriptional modifications and stable structure, which interfere with cDNA synthesis. We achieved efficient and quantitative tRNA sequencing in HEK293T cells by using engineered demethylases to remove base methylations and a highly processive thermostable group II intron reverse transcriptase to overcome these obstacles. Our method, DM-tRNA-seq, should be applicable to investigations of tRNA in all organisms.