科學家發明單堿基分辨率測序技術：CeUSeq

　　2015年6月15日，北京大學生命科學學院伊成器研究組在《Nature Chemical Biology》雜志在線發表題為“Chemical pulldown reveals dynamic pseudouridylation of the mammalian transcriptome”的研究論文(DOI:10.1038/nchembio.1836)。文章報道了一種通過化學標記和富集手段實現全轉錄組水平上假尿嘧啶RNA修飾的單堿基分辨率測序技術CeU-Seq，并繪制了人和小鼠細胞轉錄組中假尿嘧啶RNA修飾的譜圖。

CeU-Seq繪制人及小鼠全轉錄組假尿嘧啶RNA修飾譜圖。

　　（a）CeU-seq流程圖；（b）人細胞系及小鼠大腦和肝臟組織全轉錄組水平假尿嘧啶修飾分布；（c）轉錄組中假尿嘧啶修飾呈現出“刺激條件特異性”的特點。

　　 轉錄后修飾在生命體中廣泛存在（已發現100多種），而假尿嘧啶RNA修飾就是其中最主要的一種。假尿嘧啶在多種非編碼RNA（tRNA、rRNA、snRNA等）上的功能與機制已有較多研究；然而，對于信使RNA（messenger RNA，mRNA）上假尿嘧啶的分布和潛在生物學功能，目前知之甚少。最主要的難題，就是如何實現假尿嘧啶在mRNA上的精準定位。

　　 為了研究哺乳動物轉錄組中的假尿嘧啶修飾，伊成器課題組首先利用高分辨質譜對mRNA中的假尿嘧啶修飾進行定量，發現其廣泛存在于各種細胞系及小鼠的組織當中，并且在哺乳動物mRNA中豐度相當高。該研究繼而通過化學生物學、高通量測序等手段，發展了“CeU-Seq”—一種利用小分子化合物實現特異性標記與富集的假尿嘧啶高通量測序技術。

　　 利用這一技術，該研究成功實現了人細胞系以及小鼠（大腦與肝臟組織）全轉錄組水平的單堿基分辨率假尿嘧啶檢測，發現在數千個mRNA與長非編碼RNA（lncRNA）上都含有假尿嘧啶修飾。該研究進一步確定了多個可以作用于mRNA上的假尿嘧啶合成酶（其中PUS1、DKC1兩種酶之前被發現與線粒體肌病、先天性角化不良等人類疾病相關），并且發現轉錄組中假尿嘧啶的含量與分布均會受到各種環境刺激的調控，呈現出“刺激條件特異性”的誘導修飾。

　　 因此，該研究不但揭示了假尿嘧啶的廣泛存在、繪制了轉錄組中假尿嘧啶RNA修飾的高清譜圖，也為這一轉錄后修飾參與基因表達調控的研究提供了重要工具、為近年來興起的“RNA表觀遺傳學”領域提供了嶄新的研究方向。

　　 北京大學生科院博士生李笑雨（PTN-BBS聯合培養項目）、生命中心博士生朱平、博士生馬士清是這篇論文的并列第一作者，生命科學學院伊成器研究員是該論文的通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、科技部973計劃和北大清華生命科學聯合中心的資助。