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Science：新测序法挖掘新的核糖调控元件

2016.4.26

　　最近，以色列魏茨曼科学研究所分子遗传学系的副教授Rotem Sorek带领的一个研究小组，开发出一种新的测序技术，为细菌核糖调控打开了大门。相关研究结果发表在《Science》杂志。

　　当涉及到调节基因时，细菌与真核生物有很大的不同。在细菌中，称为核糖开关（riboswitches）的功能性调控因子，存在于基因序列上。当结合时，核糖开关可以有效地阻止一个基因的转录，从而导致转录过早终止、产物缩短，以及没有蛋白质产生。在研究这种形式的基因调控时，研究人员面临的挑战一直在于，识别这些核糖开关，然后仅仅确定哪些分子在它们的调控中发挥作用。延伸阅读：细菌如何打开核糖开关？；发现新型“核糖开关”；复旦大学最新Cell：核糖开关十年。

　　定位这些位点的一种可能的方法是，使用RNA测序寻找缩短的转录本。在真核生物中，寻找缩短的转录本或评估任何转录本的3´末端是很容易的，因为这些转录本通常在末端包含一个聚腺苷酸化[poly(A)]标签，作为一个起点。但在细菌中不是这样的。

　　这项研究的资深作者、以色列魏茨曼科学研究所分子遗传学系的副教授Rotem Sorek解释说：“细菌RNA在其末端缺乏poly(A)，这是方法开发中的一个挑战。”这项研究详细说明了一种新的测序策略，称为term-seq，可以分析细菌RNA的3´末端。

　　Term-seq的优势在于，它相对简单；该方法利用一系列的步骤，包括RNA适配器连接、剪切、反转录、cDNA适配器连接和PCR，以生成可以从3´末端读取细菌RNA的测序文库。这种方法不仅仅是用于单个RNA——term-seq可以对细菌RNA的3´末端提供一个全局快照，从而为研究人员提供了一种方法，检测细菌基因调控和核糖开关。

　　关于这项技术的范围，Sorek说：“Term-seq可被用来发现新的核糖开关、弱化子和其他通过条件性转录终止而调节基因表达的控制元素。这项技术也可以用来作为一种廉价的方法，测量细菌的基因表达；term-seq比现有的方法更便宜，因为它只需要一小部分的测序深度。”

　　为了验证term-seq，研究人员使用三种不同的细菌种类检测了这种方法：枯草芽孢杆菌、单核细胞增生李斯特菌和粪肠球菌。Term-seq在这些物种当中检测到了大多数已知的核糖开关，并确定了新的核糖开关以及其他以前未知的调控因子。

　　也许term-seq方法最有趣的方面在于，该技术可让我们解决许多问题。Sorek指出：“Term-seq可以用来发现人类微生物组中响应各种信号的重要调控因子，因此，可以给我们指出微生物组对人类健康很重要的刺激是如何做出响应的。”事实上，在这项研究中，Sorek的研究团队，通过检测抗生素介导的人类口腔微生物组调控，对term-seq的这一特定应用进行了探索。

　　Sorek解释道：“我们惊讶的发现，有大量的核糖调控因子响应抗生素。这些核糖调控因子‘感觉’到了抗生素的存在，并激活抗生素抗性基因。”这可能带来新的策略，监测抗生素的活性和细菌耐药性。

　　Term-seq能够仔细分析转录调节，并有机会识别重要的代谢产物和影响基因表达的抗生素，因此，可能将会提供关于细菌生物学的更多见解和惊喜。

测序技术核糖调控

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