近日,，基因組所聯(lián)合清華大學(xué)、廣州醫(yī)科大學(xué),、北京大學(xué)第三醫(yī)院成功開發(fā)新型DNA斷裂檢測(cè)技術(shù),。該技術(shù)能夠在多個(gè)物種中高效地檢測(cè)出減數(shù)分裂DNA雙鏈斷裂位點(diǎn)的3’末端，是一種接近單核苷酸水平的超高分辨率全基因組DNA斷裂位點(diǎn)檢測(cè)方法,?；诖思夹g(shù),，研究人員成功繪制了釀酒酵母、小鼠和人類的減數(shù)分裂DNA雙鏈斷裂圖譜,。相關(guān)研究成果發(fā)表在《中國(guó)科學(xué)—生命科學(xué)（SCIENCE CHINA Life Sciences）》上,。

在真核生物中，減數(shù)分裂是有性繁殖所需的一個(gè)基本過程,。減數(shù)分裂過程中,，Spo11誘導(dǎo)程序性DNA雙鏈斷裂（Double-strand break, DSB），Spo11誘導(dǎo)的減數(shù)分裂DSB可分為三部分：DNA斷裂上游末端,、DNA斷裂下游末端和Spo11結(jié)合的寡核苷酸,，其中DNA斷裂上下游末端均為3’懸臂結(jié)構(gòu)形式（圖1A）。減數(shù)分裂重組使得同源染色體之間的遺傳物質(zhì)交換,，從而極大地促進(jìn)了遺傳多樣性,。繪制精細(xì)的減數(shù)分裂DNA雙鏈斷裂圖譜，對(duì)人們了解減數(shù)分裂同源重組機(jī)制至關(guān)重要,。

此前報(bào)道的用于減數(shù)分裂DSB檢測(cè)的若干種方法,，存在靈敏度低、操作繁瑣,、精度不足等問題,。為了解決上述問題，研究者們開發(fā)了DEtail-seq技術(shù)（圖1B）：使用Adaptase這一高效的單鏈DNA連接體系,，對(duì)DNA斷裂3’端直接連接測(cè)序接頭,，再通過片段化、第二鏈延伸,、第二接頭連接等一系列步驟,，完成最終的文庫(kù)構(gòu)建，經(jīng)測(cè)序及數(shù)據(jù)分析后獲得DNA斷裂3’端的位置信息,。對(duì)限制性內(nèi)切酶切割位點(diǎn)的檢測(cè)結(jié)果表明,，DEtail-seq技術(shù)的分辨率可以達(dá)到單核苷酸或接近單核苷酸水平的分辨率（圖1C）。

圖1 | DEtail-seq技術(shù)示意圖

（A）減數(shù)分裂DSB結(jié)構(gòu)示意圖,；（B）DEtail-seq實(shí)驗(yàn)流程示意圖,；（C）DEtail-seq檢測(cè)經(jīng)限制性內(nèi)切酶切割后的DNA

研究團(tuán)隊(duì)利用DEtail-seq技術(shù)在釀酒酵母（圖2A）、小鼠（圖2B）以及人類生殖細(xì)胞（圖2C）中成功檢測(cè)到減數(shù)分裂DNA斷裂的基因組分布,，并發(fā)現(xiàn)了減數(shù)分裂DSB的一系列新特征,。小鼠數(shù)據(jù)的分析結(jié)果顯示，細(xì)線期/偶線期的減數(shù)分裂DSB信號(hào)富集于細(xì)線期新生成的組蛋白H3K4me3修飾位點(diǎn)（圖2B）,。人類數(shù)據(jù)的分析結(jié)果顯示,，減數(shù)分裂DSB信號(hào)富集于含CTCF的增強(qiáng)子區(qū)域（圖2C）,。

圖2 | 使用DEtail-seq技術(shù)檢測(cè)減數(shù)分裂DSB

（A）DEtail-seq檢測(cè)釀酒酵母野生型及突變體的減數(shù)分裂DSB信號(hào),，以及與其他兩種技術(shù)S1-seq和Spo11-oligo-seq的比較,；（B）小鼠細(xì)線期細(xì)胞新生成H3K4me3峰周圍的減數(shù)分裂DSB信號(hào)分布；（C）人類生精細(xì)胞含CTCF（CTCF+）或不含CTCF（CTCF-）的增強(qiáng)子周圍減數(shù)分裂DSB信號(hào)分布

DEtail-seq技術(shù)的開發(fā),，為各個(gè)物種的減數(shù)分裂研究提供了強(qiáng)大的工具,，并將大力推動(dòng)相關(guān)研究領(lǐng)域的發(fā)展。

基因組所徐煒研究員,、廣州醫(yī)科大學(xué)劉超研究員及北京大學(xué)第三醫(yī)院張哲副研究員為該論文共同第一作者,，清華大學(xué)孫前文副教授、廣州醫(yī)科大學(xué)李衛(wèi)研究員,、北京大學(xué)第三醫(yī)院姜輝教授及基因組所徐煒研究員為共同通訊作者,。本研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院青年創(chuàng)新專項(xiàng)以及清華大學(xué)-北京大學(xué)生命科學(xué)聯(lián)合中心的支持,。

原文鏈接：https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-022-2277-y