Science：开发出TT-Seq技术绘制人类瞬时转录组图谱

基因之间的序列长期以来被视为“垃圾DNA”，我们如今知道它们也发挥着至关重要的功能。这些DNA区域发生的突变能够严重地对人类发育造成损害，而且可能在生命后期导致严重疾病。然而，在此之前，调节性DNA序列一直很难发现。如今，在一项新的研究中，德国慕尼黑理工大学计算生物学教授Julien Gagneur团队和德国马克斯普朗克生物物理化学研究所教授Patrick Cramer团队如今开发出一种方法可以用于发现活跃的可控制基因活性的调节性DNA序列。相关研究结果发表在2016年6月3日那期Science期刊上，论文标题为“TT-seq maps the human transient transcriptome”。

我们DNA中的基因含有详细的用于蛋白表达的组装指令，而蛋白执行和控制着我们细胞中的几乎所有过程。为了确保每个蛋白在我们体内合适的地点合适的时间上完成它的任务，相对应的基因活性就必需受到严格地控制。这种严格控制功能是由基因之间的调节性DNA信息所承担。

论文共同通信作者、马克斯普朗克生物物理化学研究所分子生物学系主任Patrick Cramer教授解释道，“调节性DNA区域是人类发育、组织保存和免疫反应等必不可少的。再者，它们在多种疾病中发挥着重要作用。比如，患有癌症或心血管疾病的病人正是在这些调节性DNA区域中发生很多突变。”

当调节性DNA区域有活性时，它们首先转录为RNA。论文共同通信作者Julien Gagneur教授报道，“对我们研究人员而言，所产生的RNA分子具有一个巨大的劣势：细胞快速地降解它们，因此在此之前，它们很难发现。但是，正是这些短命的RNA分子经常作为至关重要的分子开关发挥作用，特异性地激活我们体内某个地方所需的基因。若没有这些分子开关，我们的基因将不会是有功能性的。”

捕获短命的分子开关

如今，在这项新的研究中，Cramer团队的Björn Schwalb和Margaux Michel，以及Gagneur团队的Benedikt Zacher成功地开发出一种高度灵敏的方法来捕获和鉴定每种非常短命的RNA分子，该方法被称作瞬时转录组测序（transient transcriptome sequencing, TT-Seq）。为了捕获这些RNA分子，研究人员采取了一种技巧：它们给细胞提供一种在几分钟内起着锚定物作用的分子。随后，在实验期间，这些细胞将这种锚定分子整合到它们制造出的每个RNA分子上。在这种锚定分子的作用下，研究人员最终能够从细胞中分离出短命的RNA分子，对它们进行研究。

Cramer解释道，“我们利用TT-Seq方法捕获到的这些RNA分子能够反映某个时间点上细胞内所有有活性的DNA区域---基因以及之前很难找到的位于基因之间的调节性DNA序列。” Gagneur补充道，“利用TT-Seq方法，我们如今拥有一种合适的工具来更多地了解基因在不同类型细胞中如何受到控制和基因调节程序如何工作。”

在很多情形下，研究人员对哪些基因在某种疾病发挥作用心中有数，但是却不知道哪些分子开关参与其中。研究人员正希望能够利用这种新方法揭示在疾病出现或发展期间发挥作用的关键机制。接下来，他们想要将他们的技术应用于血细胞以便更好地理解艾滋病患者体内的HIV感染过程。

原始出处

Björn Schwalb1,*, Margaux Michel1,*, Benedikt Zacher2,*, Katja Frühauf3, Carina Demel1, Achim Tresch4,5, Julien Gagneur2,†,‡, Patrick Cramer.TT-seq maps the human transient transcriptome.Science.2016