2020年7月31日，国际著名期刊Science Advance杂志在线发表了深圳华大生命科学研究院的题为“DNB-based on-chip motif finding: A high-throughput method to profile different types of protein-DNA interactions”的研究论文。

该论文报告了一个以DNA纳米球（DNB）技术为基础的使用NGS测序芯片来分析蛋白质-DNA相互作用且具有高度的敏感性的DocMF系统。 使用该系统，研究团队成功地鉴定了不同CRISPR系统的多种核酸内切酶的识别位点和原间隔子相邻基序（PAM）序列, 包括两个尚未表征的Cas核酸内切酶VeCas9和BvCas12a，其中VeCas9的PAM序列用传统的实验方法无法鉴定出。此外，仅具有DNA结合活性但缺失核酸内切酶活性的dCas9，也可通过DocMF系统鉴定出能够与先前报道的含有5'-NGG-3' PAM的序列结合。 因此，该研究表明DocMF是第一个能够详尽分析不同DNA结合蛋白对DNA的结合以及切割特性的工具。

DNA和蛋白质是生物中两个最重要的生物大分子，它们之间的相互作用在细胞的生命活动中起着至关重要的作用，例如基因表达，DNA复制，病毒感染等。DNA-蛋白质间的相互作用是将编码的遗传信息翻译并供细胞使用所必需的。蛋白质-DNA相互作用的主要功能是调节DNA的结构， 而这主要涉及二者间的结合相互作用。蛋白质可以与DNA的大沟或小沟相互作用，并以序列特异性或次级结构依赖性的方式相互作用，通常会引起DNA较大的结构变化。在原核生物和真核生物中，某些蛋白质（例如核酸酶）会结合并随后切割核酸中易裂的磷酸二酯键，这对于DNA修复或细胞防御等生物过程至关重要。

目前研究DNA与蛋白质相互作用的方法有很多，但是这些方法通常费时费力且通量不高，并且只能在发生相互作用后DNA仍保持完整的情况下使用。DocMF则可以在涉及DNA链断裂的情况下高通量的提供有关蛋白质结合相互作用的相关信息。 DocMF使用DNBSEQ技术和顺序成像的方法来检测蛋白质/ DNA相互作用中所涉及的切割/结合的Motif。从单个DNB的序列信息和荧光信号变化，我们可以找到与蛋白质发生相互作用的所有序列，并通过生物信息学分析确定特定的Motif。运用DocMF方法，研究人员成功地鉴定了不同类型的限制性内切核酸酶的识别位点。研究人员可以在一次检测中发现SpCas9除了经典的5'-NGG-3'的PAM外，还有有两个较为少见的5'-NAG-3'和5'-NGA-3'的PAM序列。两个新型CRISPR核酸内切酶（VeCas9 5）的PAM序列也能够通过DocMF检出。在稍微修改DocMF的工作流程后，DocMF也可鉴定出缺乏核酸酶活性的cas9突变体dCas9的DNA结合偏好，其鉴定的结合位点NGG的与以前的报道一致。总之，DocMF提供了一种研究多种蛋白质-DNA相互作用的高通量的方法。同时此研究也扩展了以DNA纳米球为基础的测序技术的应用范围，体现了国产化基因测序平台研究工具的优势。
文章链接：https://www.researchgate.net/publication/336986792

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