何川团队开发KAS-seq捕捉全基因组转录和增强子活性动态变化
最后更新：2020-04-10 11:34:43 手机定位技术交流文章
作者小珂
转录是基因表达的第一步，也是基因表达调控中最重要的一步。
目前，基于高通量测序的转录研究方法主要有Pol II芯片序列、GRO序列、新生核糖核酸序列等。
这些方法为理解基因转录过程提供了重要的工具，但也存在很大的缺陷。
例如，这些方法操作复杂，需要大量(通常超过一百万)的细胞作为起始材料。新生核糖核酸序列难以捕获丰度低、存在时间短的核糖核酸。
2020年4月6日，芝加哥大学的何川研究小组发表了一篇关于自然方法的文章。
这项工作将化学生物学和高通量测序方法相结合，开发了基于N凯霍萨尔分子的单链DNA测序技术KAS-seq，用于精确检测全基因组DNA转录和增强子活性。
今年早些时候，合川研究小组报道了N酮可可碱分子的合成及其在核糖核酸二级结构测定中的应用。
在以前的工作中，作者发现N酮可可碱分子可以特异性标记活细胞中单链核糖核酸中的鸟嘌呤(G)，从而富集单链核糖核酸片段。
在这项工作中，作者证实了N酮可可碱分子对活细胞的单链DNA具有相似的活性和特异性。
N凯霍萨尔标记的DNA片段可以被富集并用于数据库构建和测序。
由于标记反应的可逆性，N酮可可碱标记不会影响DNA文库的构建。
整个标记和数据库建立过程可以在一天内完成。
作者发现KAS-seq信号在基因编码区显著富集，并与转录因子和活性转录标记信号如H3K4me3、H3K27ac、H3K36me3等高度相关和一致。
KAS-seq信号对两种具有不同作用机制的核糖核酸聚合酶抑制剂的反应与其作用机制一致。
KAS序列定义的四种不同转录状态与GRO序列定义的结果一致。
这些证据表明，KAS序列可以检测在DNA转录过程中产生的单链DNA，从而检测整个基因组的转录状态。
由于N酮可可碱标记反应的高活性，KAS-seq还可用于检测1000个细胞和小鼠肝脏中的单链DNA。
使用1000个细胞产生的KAS序列数据信号具有与使用100万个细胞产生的信号相同的分布规律和富集程度。
此外，KAS序列也可用于检测里坡，Pol III介导的转录和单链DNA产生的其他非b型DNA结构。
KAS序列信号也存在于一些增强子上。
作者称这些含有KAS序列信号的增强子为含单链DNA的增强子。
与其他只具有较高转录活性结合的增强子不同，SSE具有独特的序列特征和较高的调控下游基因的能力。
这些SSE可能是真正的功能增强剂。
作者立即将KAS-seq应用于抑制相分离条件下的转录变化检测。
作者发现，在抑制期分离5分钟后，部分启动子上的Pol II被“释放”到基因体，导致启动子上的Pol II信号减少。
这些被释放的Pol II慢慢向下游移动并逐渐消失。
本实验表明，KAS-seq能够检测到生物快速动态变化过程中的转录状态，揭示了生物转录调控中相分离的复杂性。
总之，本文介绍了一种通过检测单链DNA来同时检测转录和增强子活性的有效而准确的方法。
这种方法有几个明显的优点:
I)可以快速且高灵敏度地获得全基因组转录状态；
Ii)可以高灵敏度地检测转录的快速动态变化；
Iii)可以进一步表征活性增强剂；
Iv)可用于初始量低的样品和冷冻组织，并可能用于活体动物的转录表征；
v)方法简单，临床应用前景广阔。
纸质信息:
DOI:10.1038/s 1159020-0797-9
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