发现DNA的新方法的修改

DNA是由四个核苷,每个被自己的信- - -,G, C,和t .然而,因为DNA的结构在1953年被破译,科学家发现其他几个经常添加到DNA序列变异来代替通常的四个字母之一。

这些变异,这可能是传统的核苷的修改版本,经常帮助细胞控制开启和关闭哪些基因,和被称为“表观遗传标记”的DNA。在细菌中,他们也可以保护DNA免受入侵等其他生物病毒。

直到现在,这些DNA修改偶然发现了,因为科学家们发现了意想不到的信号在化学分析的DNA。然而,麻省理工学院的一种新方法,佛罗里达大学和其他机构提供了一个系统化的方法来发现未知的表观遗传标记和修改。

“这是一种核酸修改发现你不知道的存在,”Peter Dedon说的Underwood-Prescott麻省理工学院生物工程教授。“我们已经开发出一种技术平台的发现和描述这些新修改。”

Dedon和他的同事们怀疑细菌和病毒,特别是有很多尚未被发现的DNA的修改,这可能提供新的抗生素的目标和新的生物技术工具。使用他们的方法,分析化学相结合、比较基因组学、和一种特殊的DNA测序,研究小组发现了一种DNA修饰,帮助保护他们的基因组免受病毒感染细菌。

多管齐下的方法

DNA修改通常是由酶插入DNA在细胞分裂后合成。这样的修改通常用作标记,帮助告诉细胞基因应该在给定的时间打开。DNA的修改也可以帮助细胞保护DNA免受攻击的外源DNA病毒和其他细菌。一个更大的各种各样的类似的修改也帮助所有类型的RNA,包括信使RNA和转移核糖核酸,执行他们的功能。

Dedon和瓦莱丽德Crecy-Lagard教授微生物学和细胞科学佛罗里达大学的,决定采取一个更系统化的方法来发现这些修改。

De Crecy-Lagard先前发现的许多基因RNA的合成所需的修改被称为queuosine archeosine,发现在微生物和来自一个共同的前体称为preQ0。使用比较基因组学技术筛选不同生物体的基因组特定DNA序列的变异,她发现相似的基因在多种细菌物种,位于一个特定的基因簇包含DNA基因修改。比较基因组学、一条腿的平台,因此第一个线索提供了潜在的新DNA修改。

De Crecy-Lagard和Dedon高级新美国科学院院刊》上发表了一篇论文的作者,决定测试De Crecy-Lagard的预测,这些细菌preQ0插入DNA。使用质谱,它允许研究人员寻找未知的分子和找到那些与特定的质量,Dedon的实验室发现DNA与preQ0-like结构修改,该团队命名dADG,与修改细菌基因簇而不是细菌缺乏它。

然后研究人员表明,他们研究了类型的细菌,dADG修改是一个防御系统的一部分,保护细菌细胞的DNA。这些细菌产生的酶称为限制性内切酶切的修改的DNA入侵病毒,例如。Dedon和de Crecy-Lagard现在在其他细菌寻找不同的表观遗传功能这些DNA的修改。

在协作与理查德•罗伯茨首席科学官新英格兰生物学实验室,这个团队现在正应用技术平台的第三个元素来描述新dADG修改——一种特殊的DNA测序称为单分子实时测序(SMRT),完成机器由太平洋生物科学。SMRT测序通常拿起一个信号当遇到其他比传统的四核苷。

在这个过程中,“有一点小麻烦一个小小的停顿,如果你正确调整软件,你可以接信号和基因组中知道它在哪里,”Dedon说。“这地图让你整个基因组DNA的修改。“这种类型的排序不显示修改是什么,但它确定了它的位置。

通过结合SMRT测序的观察能力与比较基因组学和预测能力的能力检测和识别使用bioanalytics修改,科学家可以找到一个新的修改,找出修改,发现它的作用。

“这篇论文从Dedon持续一个了不起的一系列调查关于小说DNA化学实验室,”克里斯托弗·马修斯,一个俄勒冈州立大学生物化学和生物物理学名誉教授,他并没有参与这项研究。“系谱分析表明,小说的一些基因合成途径代表迄今未知的基础restriction-modification系统。”

抗生素的目标

在人类中,只有少数已知DNA修改,其中大多数没有发现,直到几十年后的四个传统DNA碱基识别。“有更多的吗?这是一个有趣的问题,”Dedon说。“有可能不是一个庞大的数字,但是我们可以去寻找更多的人类。”

在细菌中,另一方面,团队认为可能有至少十几个更多的修改,还没有被发现,甚至在噬菌体感染细菌的病毒。的一个重要细菌DNA的修改和人类之间的联系在于人类肠道的细菌——肠道微生物组。球队现在有证据表明,细菌在肠道微生物组包含dADG,以及另一个细菌的DNA修饰,他们发现称为phosphorothioates,他们看看他们在人类健康和疾病发挥任何作用。

修改任何新发现也可能成为有用的抗生素的目标,尤其是那些阻止限制性内切酶切细菌的DNA。药物抑制插入DNA修饰的酶会破坏防御系统,允许限制性内切酶破坏宿主细胞的DNA。在一些细菌,修改也可能是至关重要的表观遗传标记,因此抗生素的目标。

“很多这些酶是独一无二的细菌,他们也基本生物的生存,所以他们可能会使好的抗生素目标,“Dedon说。