西亞試劑：DNA磷硫酰化修飾在細(xì)菌基因組中廣泛分布且量化存在

日前，美國(guó)科學(xué)院院刊（PNAS）發(fā)表了上海交通大學(xué)、武漢大學(xué)與美國(guó)麻省理工學(xué)院共同合作，以王連榮教授為第一作者、陳實(shí)教授和彼得·帝丹教授為共同通訊作者的一篇論文：“DNA磷硫?；揎椩诩?xì)菌基因組中廣泛分布且量化存在”。這是DNA骨架上硫修飾研究領(lǐng)域又一個(gè)新的重大進(jìn)展，也是鄧子新院士團(tuán)隊(duì)與彼得·帝丹教授合作報(bào)道了 DNA骨架上硫修飾化學(xué)本質(zhì)后持續(xù)合作的新成果。

該論文集高敏檢測(cè)與精細(xì)量化于一體，從飛摩爾水平 (10-12 摩爾) 對(duì) 16 種不同序列的磷硫?；?DNA 雙核苷酸及其在染色體上的修飾頻率進(jìn)行同步鑒定，實(shí)現(xiàn)了硫修飾DNA快速、高效、高通量、可定量的化學(xué)檢測(cè)。在此基礎(chǔ)上，從棲息于多樣化生態(tài)環(huán)境的多種代表性微生物中發(fā)現(xiàn)了新型硫修飾DNA上前所未見的修飾方式包括 d(GPST)、d(CPSA)、 d(TPSA),、d(APSA)  和 d(CPSC)，闡明了 DNA 硫修飾在從土壤微生物到海洋微生物，從植物致病菌到人類病原菌，從好氧菌到厭氧菌，甚至在最小可自主生長(zhǎng)的微生物之一的C. Pelagibacter ubique HTCC1002上表現(xiàn)出的廣泛多樣性，揭示出硫修飾是自然微生物DNA 骨架上廣泛存在又非常獨(dú)特的生理修飾。

另外，此研究還首次將 DNA 硫修飾研究擴(kuò)展到了環(huán)境基因組學(xué) (metagenomics)，在馬尾藻海域、俄勒岡海岸水域的海洋環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了 dnd 基因簇以及多種序列的 DNA硫修飾包括 d(GPSA)，d(GPSG), d(GPST) 和 d(CPSC)；同時(shí)發(fā)現(xiàn)硫修飾微生物的分布與特定的海洋區(qū)域、海洋深度相關(guān)，例如，d(GPSG) 在馬尾藻海多存在于深達(dá) 200 米的深層海域，而 d(CPSC) 則存在于各個(gè)水層。進(jìn)化樹分析發(fā)現(xiàn) dnd 基因的傳播符合基因橫向轉(zhuǎn)移的特征，為今后研究 dnd 基因簇的進(jìn)化及其在不同微生物間的物質(zhì)交流和生理功能奠定了新的基礎(chǔ)。

研究還通過(guò)第二代測(cè)序技術(shù)鑒定了數(shù)個(gè)弧菌的部分基因組，以及這些基因組信息與DNA骨架硫修飾之間的關(guān)系，同時(shí)發(fā)現(xiàn)染色體上的DNA 硫修飾受到嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼{(diào)控，其數(shù)量化分布的頻率符合限制修飾系統(tǒng)的特征，佐證DNA硫修飾與某種新型的限制系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。此外，研究方法還可以方便地延伸應(yīng)用到砷基生命的精細(xì)化學(xué)結(jié)構(gòu)鑒定中, 如砷基生命的化學(xué)結(jié)構(gòu)確認(rèn)與磷硫?；揎棽煌?，砷取代將被可能成為繼DNA硫修飾之后第二例DNA骨架上的生理修飾。

該領(lǐng)域近期的系統(tǒng)性進(jìn)展已將DNA 硫修飾的研究推進(jìn)到一個(gè)新的發(fā)展階段。最近，中國(guó)團(tuán)隊(duì)已應(yīng)邀為英文專著《DNA replication》系統(tǒng)撰寫“Phosphorothioation: an unusual post-replicative modification on the DNA backbone” 一章