推荐一篇JACS的文章，文章的题目是A Photoredox Reaction for the Selective Modification of 5-Carboxycytosine in DNA。通讯作者是来自英国剑桥大学化学系的Shanker Balasubramanian教授，他的研究兴趣是核酸化学生物学。DNA的碱基中存在多种多样的修饰，例如5-甲基胞嘧啶(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。而人们对5-羧基胞嘧啶（5-carboxycytosine, 5caC)修饰的功能知之甚少，原因在于5caC的基因组丰度相对较低(在10^6的碱基中少于一个5caC碱基)，使得研究它们的功能异常困难。因此，开发高效的检测方法检测5-羧基胞嘧啶在DNA碱基中的分布显得重要且困难。首先，作者调研如何通过光催化的化学反应高效将5caC转化为DHU，作者认为利用光催化反应对羧基的单电子氧化可以使CO2快速地逃逸而产生以碳为中心的自由基。脱羧时产生相对稳定的sp3自由基，该自由基既可以吸附氢原子，也可以与一系列亲电试剂如Michael受体偶联，因此单电子还原剂必不可少，作者便选择了巯基乙醇作为氢的供体。随后作者发现，以IrCF3作为光催化剂在blue LED的情况下可以实现将5caC转化为DHU，且LC-MS分析未检测到核苷的去糖基化，该反应也无需氮气保护。随后作者对反应机理进行了推测，并利用理论计算等验证了作者的猜想。作者下一步探索该光催化反应是否可以应用于DNA低聚物的5caC检测上。在较低的试剂浓度(0.1 mM光催化剂，0.5 M硫醇)下孵育含有一个5caC碱基的单链10-mer。仅在光照10分钟后，这种处理就诱导了41 Da的分子量减少，这表明5caC在寡核苷酸链中转化DHU。为了探索了在两个更复杂的系统中使用该反应处理结合下一代测序检测5caC的可行性，作者试图在(A)含有一个5caC修饰的合成74碱基寡核苷酸，以及(B)在定义位置人工引入5caC修饰的噬菌体λ基因组DNA中高效检测5caC。在A例中，作者通过将巯基乙醇换为3-巯基-1，2丙二醇实现了将近90%的转化效率。在B例中，作者通过文献报道方法先甲基化，后TET酶催化定点插入了5caC的修饰，然后利用该化学反应实现了对噬菌体λ基因组5caC的测序，约有85%的转化效率，只有0.38%的脱靶率。总之，本文作者介绍了一种针对5caC的新型光化学反应，可有效地将5caC碱基转化为DHU，并证明了其在寡核苷酸和DNA环境中检测5caC的应用，该研究为第一例利用光氧化还原化学在单碱基分辨率下实现核苷酸表观遗传测序方法。原文链接：https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/jacs.2c12558文章引用：DOI：10.1021/jacs.2c12558
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