Mol Cell：核酸修饰研究的最新技术进展

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Mol Cell：核酸修饰研究的最新技术进展% b/ G8 H+ }) @( l, X+ O' e" j
1.        核酸修饰
# w- l+ q" v0 \3 A! S) h来源：本站原创 2021-09-23 10:48
$ S% w8 G2 n5 ^酶介导的核酸化学修饰是基因表达不可或缺的调控因子。不断发展的技术驱动人们对这些修饰的生物化学和生物学意义的理解和认识，这些技术使这些标记能够精确检测、绘制和操作。
9 M  R: i0 c0 a! n/ [酶介导的核酸化学修饰是基因表达不可或缺的调控因子。不断发展的技术驱动人们对这些修饰的生物化学和生物学意义的理解和认识，这些技术使这些标记能够精确检测、绘制和操作。在这里，作者对核酸修饰研究的最新技术进展进行了总结。对于所讨论的每个修饰（N6-甲基腺苷、5-甲基胞苷、肌苷、假尿苷和 N4-乙酰胞苷），作者首先介绍其定位和检测的“金标准”技术，，然后讨论用于解决金标准的任何缺点的技术。通过突出这些技术的共性和差异，作者希望提供一个关于该领域当前状态的视角，并为未来技术的开发制定指导方针。
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8 L0 I! i2 u( J图片来源：https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.07.036
/ Q1 Z# A/ n% ^( D+ b核酸(RNA和DNA)通常带有化学修饰，与DNA相比，RNA修饰的数量和化学多样性更多。这些修饰可以影响遗传信息的传递，这为基因表达增加了一个关键的调控层。因此，绘制这些修饰在基因组/转录组中的作用是这一领域的极大兴趣。修饰的安装和移除是由几种酶严格控制的。安装过程，通常称为修饰“写入”，通常由要修饰的碱基的序列上下文或结构上下文控制。与原始的未修饰碱基相比，修饰产生独特的化学特征，通常会影响蛋白质对碱基的碱基配对、反应性或认知。测序技术利用这些独特的化学特征来区分修饰的碱基和未修饰的碱基，从而可以对碱基进行定位。
/ _+ Y6 `0 Y+ v. i' R. Z+ Q/ `% n尽管这些技术是映射和确定目标修改的黄金标准，但它们并非没有缺点。虽然BS-seq对于检测第5位修饰的胞苷非常有用，但不能区分5mC和5-羟甲基胞苷(5hmC)，其10 - 11易位(TET)介导的氧化产物被认为具有自己的表观遗传特性。此外，依赖抗体的方法，受到抗体交叉反应问题的困扰。为了解决这些缺点，需要不断开发新技术，以补充这些黄金标准技术的缺点。使用这些技术，研究人员可以得到重要的发现，进一步刺激技术创新面向不仅对这些碱基进行测绘和检测，还可以确定修饰的占用或直接操纵其在给定地点的存在。
9 I, o: B( A1 J3 Y/ M6 \& {在本文中，作者将总结用于映射（检测）DNA 和/或 mRNA 中丰富的几种核酸修饰的技术现状：m6A、DNA 中的 5mC、RNA 中的 m5C 和肌苷。作者将概述每种技术的基本原则，并评估其优缺点。通过这篇综述，作者希望对表观遗传学和内标组学领域的技术现状进行总结，并对利用这些原则的未来技术的发展起到启发作用。( V% o. D* i* f1 B# C
对于这里讨论的每个修饰，都需要新技术来进一步了解它们的定位和占用情况。作者特别想提请注意后一种方法，因为准确的占用通常不是许多绘制核酸修饰图的技术的特征。 这对于 m6A 和 m5C 等修饰尤其重要，因为在给定位点的修饰占用率可能因细胞条件而异。样的修饰尤其重要，因为修饰在给定位点的占用可能因细胞条件而异。所讨论的技术已经或有潜力推动各自的子领域向前发展，并为解决其缺点的新技术的开发提供灵感，正如这些技术对其子领域的早期技术所做的那样。理想情况下，未来的技术将着眼于减少检测偏差和测量占用率，并易于应用。1 `- A/ ~: G4 J, z  k' B5 B7 d

4 E7 j7 U. g# ]& e4 U每种修饰的生物发生反应' t. F/ Q( v% q' r
图片来源：https://doi.org/10.1016/j.molcel.2021.07.036
( N( n* y" y) @. v: |' j利用这些技术，未来的研究将能够更准确地将这些修饰放在表观基因组和外显子组中，并能够提供关于哪些修饰在哪个RNA分子中或在哪个基因组位点上的更完整的图像。当检测和映射时，这些修饰的影响可以以低通量、特定地点的方式进行调查。通过揭示用于进一步研究的单个靶点，这些技术有可能增强人们对基因表达如何被核酸修饰调控的机制理解。
. `+ R( q$ @+ _" i- u3 L2 H% {4 |此外，这些技术还可能对人类健康产生影响。研究人员使用液体活检来收集游离DNA，并分析其甲基化含量作为疾病的标志物。鉴于这里讨论的RNA修饰水平和位置可以作为潜在的生物标志物，如癌症，这些技术是否也能应用于检测液体活检样本中的诊断性RNA修饰，将是一件令人着迷的事情。随着新技术的发展，更准确和有效地绘制这些修改，它们的诊断潜力只会增加。（生物谷 Bioon.com）( R7 H7 k1 I  D  c2 ^+ {6 `( I& ~1 ]
参考文献1 X+ ^0 F: w6 K" _: J% o- _
Michael C. Owens et al. Recent technical advances in the study of nucleic acid modifications. Mol Cell 2021 Aug 31;S1097-2765(21)00614-6. doi: 10.1016/j.molcel.2021.07.036.
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