Nature子刊：表观遗传学研究的强大工具
西奈山伊坎医学院（Icahn School of Medicine at Mount Sinai）的科学家们开发了一个新技术，可以更精确地揭示细菌群体的表观遗传学异质性。这项研究发表在六月十五日的Nature Communications杂志上，为人们提供了表观遗传学研究的新工具，有助于解决愈演愈烈的致病菌耐药性问题。
DNA所蕴含的信息不只是核苷酸序列这么简单，DNA上的化学修饰也会产生显著的功能性影响。DNA甲基化是细菌中最普遍的表观遗传学修饰，尤其是腺嘌呤和胞嘧啶上的甲基化。这些修饰在调控基因表达、细菌毒力和抗生素抗性中起到了重要作用。
研究团队使用PacBio® RS II测序系统，在收集DNA序列数据的同时获取碱基修饰数据。PacBio单分子实时测序技术可以检测到N6-methyladenine（6mA）和4-methylcytosine（4mC），这是组成细菌甲基化组的两种主要修饰。
现有的细菌甲基化组研究还处在群体水平上，而揭示表观遗传学异质性需要更高的分辨率。“我们建立了一个在单分子水平上检测和定相DNA甲基化的技术。过去人们一直认为一个克隆里的细菌是完全相同的，我们发现细菌克隆其实存在表观遗传学差异，可以分为不同的亚群，具有不同的基因表达模式，”文章的资深作者，助理教授Gang Fang说。“已知细菌群体中的表型异质性，可以提高它们在压力条件下的生存优势（比如抗生素治疗）。我们的技术可以从头检测和分析细菌群体中的表观遗传学异质性，在治疗致病菌方面很有前景。”
研究人员用这一技术研究了七个细菌菌株，揭示了独特的表观遗传学异质性。据估计，全世界40%的人携带着幽门螺杆菌，这种致病菌与胃癌有关。研究显示，随着单个幽门螺杆菌开始分裂，表观遗传学异质性很快就会出现。甲基化模式不同的细菌亚群也有着不同的基因表达模式，这让幽门螺杆菌出现耐药性的速度越来越快。
“这一新技术有助于更好地分析DNA甲基化的功能及其生理影响。在单分子、单核苷酸水平上解析表观遗传学修饰，尤其是和其它单分子或单细胞数据（比如RNA和蛋白质表达）结合起来，有助于阐明控制高级表型的调控关系，比如耐药性，”西奈山伊坎医学院的Eric Schadt教授说。“这个技术也可以用于分析DNA病毒和人类线粒体DNA，它们都表现出显著的表观遗传学异质性。”
