J. Am. Chem. Soc. | 胞嘧啶修饰物的模块化氧化及其在5-羟甲基胞嘧啶直接和定量测序中的应用

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推荐一篇JACS的文章,文章的题目是Modular Oxidation of Cytosine Modifications and Their Application in Direct and Quantitative Sequencing of 5 Hydroxymethylcytosine。通讯作者是来自牛津大学Ludwig癌症研究所助理教授Chun-xiao Song以及北京大学化学与分子工程学院的赵美萍教授。Chun-xiao Song的研究方向为表观基因组测序的技术开发及应用;赵美萍教授的研究方向为探索和构建新颖的分子识别体系,发展实时、在线的荧光分析方法。

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5-基胞嘧啶(5-Methylcytosine, 5mC)和5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine, 5hmC)是哺乳动物基因组中最重要的DNA修饰,在许多生物学过程中发挥重要作用。若深入了解5mC、5hmC的功能,需要精确绘制其在基因组上的分布。前测定5mC的方法有基于TET酶的TAPS和EM-seq方法,以上两个方法都利用TET酶对5mC的特异性氧化。然而TET酶有一些局限性,包括对5mC的底物偏好,对甲基化CpG位点的序列偏好,和相对较高的生产成本。更重要的是,5mC的TET氧化不能轻易控制在5hmC或5fC,使得TET蛋白的酶促氧化可能不能完全满足体外胞嘧啶修饰的操纵要求。因此,亟需发展胞嘧啶修饰的选择性化学氧化方法,作为TET酶促氧化的替代方法。目前,最广泛的的方法是基于过钌酸钾(KRuO4)氧化的方法,然而钌基氧化容易使DNA受损,限制了其大规模应用

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在本研究中,首次开发了两种新的选择性氧化胞嘧啶修饰的化学反应:ACT+BF4-氧化5hmC生成5fC和Pinnick氧化5fC生成5caC。上述两种模块化反应显示出高效的转化效率。此外,它们与双链DNA完全兼容,比钌基氧化剂更温和,氧化损伤更小。为了证明ACT+BF4-氧化和Pinnick氧化的实用性,作者进一步将其与吡啶硼烷还原相结合,建立了CAPS+的更新版本,用于5hmC修饰的碱基分辨率测序。作者还将CAPS+应用于各种生物样本,并在人类正常大脑和胶质母细胞瘤中生成了碱基分辨率羟甲基胞嘧啶修饰组。作者认为ACT+BF4-氧化在5hmC氧化中可取代钌基成为新的化学氧化标准,另外Pinnick氧化将5fC转化为5caC,可进一步提高其在吡啶硼烷还原反应的转化。

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总之,作者描述了胞嘧啶修饰物的模块化氧化方法,从而开发出CAP+用于5hmC修饰的碱基分辨率测序。
本文作者:ZYF
责任编辑:MB
文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c01663
原文引用:DOI:10.1021/jacs.3c01663


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