中国团队为破解细菌基因“开关”密码提供关键图谱
科技日报记者 夏凡
记者4月8日从浙江万里学院获悉，该校生物与环境学院团队和香港浸会大学、宁波东方理工大学团队，开发出一种名为pNAD-seq的高精度测序技术，绘制出大肠杆菌NAD加帽RNA最高分辨率图谱，为理解这一新型RNA修饰在基因表达与环境应激中的作用机制提供了关键方法学支撑。相关成果日前发表在《自然·通讯》上。
在真核生物中，mRNA的5'端通常戴着一顶“帽子”——7-甲基鸟苷（m7G），不仅能保护RNA不被降解，并帮助其翻译成蛋白质。长期以来，科学家认为细菌RNA只有裸露的三磷酸末端。近年来，科学家发现细菌RNA也能戴上另一种“帽子”——烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）。
NAD+是细胞能量代谢的核心辅酶，也是能作为RNA的起始核苷酸，在转录之初就被“缝”到RNA链上，形成NAD-RNA。但受限于技术瓶颈，科学家一直难以精准定位其转录起点，并难以有效捕获短小NAD-RNA，造成漏检。
浙江万里学院生物与环境学院博士张海磊介绍，为了看清这顶“帽子”，科研团队开发了两套互补的“分子追踪器”：pNAD seq技术通过独创的化学反应精准捕获并精确定位带有NAD帽子的RNA；NAD linkSeq技术利用Nanopore测序平台，完整读取这些RNA的全长序列。
在高精度“追踪器”的帮助下，团队绘制出了迄今最完备的大肠杆菌NAD加帽RNA全转录组高分辨率图谱。“它不仅标记出了哪些基因被加上了NAD‘帽子’，更发现了NAD加帽的规律：在转录起始位点附近，存在一个神秘的保守序列RDAY。”张海磊说，“这就像在基因序列中发现了一个‘暗号’，掌握了它，就可能在未来人为地调控这些基因的开关。”
据了解，研究不仅解决了领域内长期存在的技术痛点，更为探索NAD加帽在病原菌致病性、抗生素耐药性及合成生物学中的作用打开了大门。