PNAS：蛋白纳米孔检测DNA甲基化

两个独立的研究团队利用通道蛋白实现纳米孔测序，成功鉴别了5-甲基胞嘧啶和5-羟甲基胞嘧啶。这两篇文章发表在同一期的美国国家科学院院刊PNAS杂志上。

基因组所蕴含的编码信息，包括DNA序列和核苷酸修饰两个部分。其中，动态的DNA甲基化模式，是基因表达的重要调控者，与细胞分化、胚胎发育和癌症等疾病有关。人们对鉴定这些碱基修饰，产生了越来越浓厚的兴趣。

加州大学MarkAkeson领导的团队和华盛顿大学JensGundlach领导的团队，不约而同的利用细菌的膜蛋白MspA实现纳米孔测序，在DNA中成功鉴定并定位了5-甲基胞嘧啶（5mC）和5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）。

在纳米孔测序时，出现在最窄位置的核苷酸不同，所产生的电流也不同，这样的差异可以用于读取单链DNA中的核苷酸序列。此前，纳米孔测序已经在鉴别5mC和5hmC时，得到了令人鼓舞的结果。

在这两项新研究中，研究人员使用噬菌体DNA聚合酶，将单链DNA的核苷酸一个个拉过经修饰的MspA孔。他们对已知序列的DNA短链进行测序，比较了未甲基化、甲基化和羟甲基化所产生的电流。研究显示，5mC产生的电流比未甲基化的胞嘧啶大，而5hmC产生的电流最小。

研究显示，穿过蛋白孔的离子电流可以很好的反映甲基化位点，甚至鉴别与甲基化只有一个氧原子差异的羟甲基化。

研究人员指出，甲基化胞嘧啶的5’序列，能强烈影响5mC、5hmC和未甲基化胞嘧啶之间的电流差异。这一区域的序列，决定着甲基化检测的错误率。Akeson等人在文章中强调，尽管某些序列的检测结果很理想，但要将错误率降低到0.01%以下，依然需要进行重复测序。根据5’序列的情况，可能需重复5–19次不等。

这两项研究向人们展示，用纳米孔测序检测5mC和5hmC有不少优势，这一技术速度快，读取的片段长，而且不需要太多材料。另外，研究人员还指出，MspA也可以用来检测其他非甲基化的DNA修饰。

（生物通叶予）