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氧化壓力可以源自多種生物學(xué)過程和環(huán)境毒素，可以誘導(dǎo)多種DNA氧化損傷。在多達80種以上的氧化DNA修飾中，8-oxo-7,8-dihydro-2'-deoxyguanosine (OG)是最常見和最重要的損傷修飾之一。如果沒有被及時修復(fù)，OG可能引起G→T突變，與多種癌癥、神經(jīng)退行性疾病和衰老相關(guān)。除此之外，OG也有類似于表觀遺傳修飾的作用，可以通過幾種不同的方式調(diào)控基因表達，例如OG的修復(fù)中間體apurinic (AP) site可以通過促進和穩(wěn)定富含G堿基的DNA二級結(jié)構(gòu)G四鏈體（G-quadruplexes, G4）來影響轉(zhuǎn)錄。OG的上述生物學(xué)功能與其在基因組上的分布密切相關(guān)，因此檢測OG在基因組上準確位置對研究相關(guān)科學(xué)問題有重要意義。
2021年11月12日，我院錢茂祥課題組的生信團隊與復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院的胡晉川課題組的實驗團隊合作在Nucleic Acids Research 雜志在線發(fā)表了題為Genome-wide analysis of 8-oxo-7,8-dihydro-2'-deoxyguanosine at single-nucleotide resolution unveils reduced occurrence of oxidative damage at G-quadruplex sites 的研究論文，開發(fā)了一種能以單堿基分辨率特異性檢測OG損傷的測序方法CLAPS-seq (Chemical Labeling And Polymerase Stalling Sequencing)，檢測了HeLa細胞中內(nèi)源和外源OG損傷的分布，發(fā)現(xiàn)了G4結(jié)構(gòu)會阻礙OG損傷的形成。
OG損傷的測序有幾個技術(shù)難題，首先內(nèi)源OG損傷的頻率小于每百萬堿基一個，實現(xiàn)特異性和單堿基分辨率具有很高的挑戰(zhàn)性；其次G堿基很容易被氧化，如何避免樣品處理過程中次生氧化的干擾是所有OG檢測方法的共同困難。CLAPS-seq在提取DNA之后，立即通過一個高選擇性的化學(xué)反應(yīng)給OG標記上生物素，從而避免了后續(xù)處理過程中次生氧化的干擾。生物素標記的DNA片段被鏈霉親和素磁珠捕捉，隨后用高保真DNA聚合酶進行引物延伸。因為聚合酶會被準確阻擋在損傷前一位堿基，對延伸產(chǎn)物測序可以確定損傷的準確位置（圖2）。從測序結(jié)果看，無論是內(nèi)源損傷還是外源損傷，檢測到的損傷位點上大部分堿基都是G，表明CLAPS-seq首次實現(xiàn)了以單堿基分辨率檢測人類細胞中內(nèi)源OG損傷的準確分布。
復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院19級博士研究生安嬌、研究助理殷夢蝶和19級碩士研究生（兒科醫(yī)院聯(lián)合培養(yǎng)）尹家勇為論文的共同第一作者；復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院青年研究員胡晉川，復(fù)旦大學(xué)附屬兒科醫(yī)院/生物醫(yī)學(xué)研究院青年研究員/特聘教授錢茂祥是論文的共同通訊作者；復(fù)旦大學(xué)生物醫(yī)學(xué)研究院徐國良院士和美國北卡大學(xué)教堂山分校醫(yī)學(xué)院Aziz Sancar教授為本研究提供了重要幫助。
原文鏈接：
https://academic.oup.com/nar/advance-article/doi/10.1093/nar/gkab1022/6426063
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