检测技术|检验DNA中第五种碱基新技术将助评估人类健康和疾病预后

2022-01-27 基因组 DNA 嘧啶分辨率水平检测技术

1月17日，我国学者在国际权威刊物《美国化学会志》上发表研究论文。借助被称为UdgX的特殊酶分子，该研究发明了灵敏性好、特异性强、分辨率高的DNA脱氧尿嘧啶（dU）检测技术，第一次用酶法在单碱基分辨率水平上精准检测DNA中的dU ，实现了DNA中dU碱基检测技术的根本性突破。
【检测技术|检验DNA中第五种碱基新技术将助评估人类健康和疾病预后】DNA是生物体的遗传密码。通常认为它们包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）、鸟嘌呤（G）和胞嘧啶（C）4个碱基。后来的研究发现， DNA中还存在另外的碱基dU 。这些碱基共同组成了DNA的基本元素。但是，迄今为止人类还难以从单个碱基分辨率水平上检测到dU 。
在艾滋病病毒的DNA中，每20个碱基就有一个以上的dU；而在疟原虫的DNA中， dU占碱基的比例大约为十万分之一。 dU既能通过C碱基脱氨产生，又能“冒充”T碱基掺入到基因组中。由于缺乏敏感又特异的单碱基分辨率的dU测序技术，迄今为止人类并没有像其他碱基那样实现dU在DNA中的精准定位。即现在的dU检测技术可以证实若干碱基中存在dU碱基，但是并不能确定dU碱基位于什么样的具体的碱基之间。
dU碱基的生物学意义是什么？dU碱基在疾病发生发展中的意义又是什么？要回答这些问题，取得单碱基分辨率水平上的dU碱基的检测和定位的突破是前提。
dU具有双面性，它有时充当人类健康的朋友，有时又可能是人类健康的敌人。许多报道发现，当机体面对不同抗原时，免疫细胞需要dU作为中间体，产生多种抗体，帮助抵御病原体对人类的侵害。而当肿瘤或心血管疾病患者体内出现dU时，则可能导致患者的基因组不稳定，加速患者病情发展。显然，精准检测dU在DNA中的分布情况，将有助于评估人类个体的生理学机能和疾病的预后。
然而，寻找DNA中dU的精确位置如同大海捞针。我国学者经过多年的探索，发明了优越的单碱基分辨率的dU测序技术。研究人员用一句话总结该技术：依靠UdgX并结合DNA高保真聚合酶的dU测序技术，并将该技术命名为Ucaps-seq 。基于该技术，今后可以像检测DNA中的A、T、G和C那样精确地检测DNA中的dU 。
Ucaps-seq测序技术是国际上第一个酶法检测DNA中的dU碱基的技术，酶法测序技术灵敏性好、特异性强和分辨率高，且效率高成本低，很少发生假阳性，也很少受到干扰因素的影响。 ◎黄艾娇采访人员王春

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