NAR |?周丹/高海/朱平合作開發(fā)核酸修飾“去偽存真”新方法，揭示瞬時修飾dihmC

鑒定核酸化學修飾是表觀遺傳學研究的基礎。然而，當檢測靈敏度達到百萬分之一（ ppm ）量級時，如何區(qū)分真正的細胞內源修飾與實驗過程引入的污染或偽影，已成為該領域的核心挑戰(zhàn)。

近日，復旦大學生物醫(yī)學研究院的研究團隊在 Nucleic Acids Research 發(fā)表研究成果 ：

Metabolic isotopic labeling of (deoxy)ribose enables dual neutral loss scanning for profiling nucleic acid modifications

技術突破：為真實修飾加上 “ 雙重保險 ”

研究團隊通過精準調控培養(yǎng)基中 [U-13C] 葡萄糖與普通葡萄糖的比例，使細胞基因組 DNA 中恰好 50% 的脫氧核糖被 13C 標記。這一設計為每個真實內源修飾核苷賦予了特征信號：任何源自細胞代謝的修飾核苷，在質譜檢測中都會呈現一對 13C 與 12C 比例約為 1:1 的 “ 雙胞胎峰 ” 。

這一方案構建了嚴格的判定邏輯 —— 僅呈現穩(wěn)定雙峰信號的修飾被認定為內源性；單峰或比例失衡的信號則被判定為外源污染物或實驗偽影。該方法突破了傳統(tǒng)高靈敏度質譜在分辨能力上的局限，為核酸修飾組學研究提供了特異性保障。

“ 去偽 ” ：為 6mA 爭議提供關鍵證據

利用這一高可靠性平臺，團隊首先在小鼠胚胎干細胞中穩(wěn)定檢測到豐度極低的 5fC 和 5caC ，證實了平臺的靈敏度。隨后，研究針對哺乳動物基因組中備受爭議的 6- 甲基腺嘌呤（ 6mA ）(;)展開探究。

結果顯示，雖然樣本中能觀察到6mA的特征信號，但這些信號均缺乏對應的13C標記特征峰。這一發(fā)現為“哺乳動物基因組6mA可能源于實驗偽影”的論斷提供了直接證據。

“ 存真 ” ：捕獲半衰期 25 分鐘的瞬時修飾 dihmC

平臺的更大價值在于發(fā)現新修飾。研究團隊在甲醛誘導的 DNA 損傷模型中，從復雜質譜背景中準確捕捉到一對獨特的雙峰信號，經化學合成標準品比對，證實其為4-羥甲基-5-羥甲基胞嘧啶（dihmC）。

dihmC 是 5hmC 在甲醛作用下，其 4 位氨基再次羥甲基化的產物。該修飾其極不穩(wěn)定性 —— 在水溶液中半衰期僅約 25 分鐘。得益于優(yōu)化的前處理技術和快速掃描平臺，研究團隊成功捕獲了這一轉瞬即逝的信號。

該研究為核酸修飾鑒定建立了一套可靠的身份驗證標準，不僅提升了痕量修飾檢測的準確性，更通過對dihmC的捕捉，展示了該方法在發(fā)現不穩(wěn)定核酸加合物方面的巨大潛力。

復旦大學生物醫(yī)學研究院博士生榮少欽（已畢業(yè)）、金祉含，實驗技術人員殷東瑞為本文共同第一作者。 生物醫(yī)學研究院 周丹 副研究員 、徐匯區(qū)中心醫(yī)院高海研究員、廣東省人民醫(yī)院朱平教授為共同通訊作者。研究得到徐國良教授大力支持，以及汪海林、張康林、袁必鋒等研究人員的寶貴意見，并獲得復旦大學上海醫(yī)學院公共技術服務中心技術支持。

原文鏈接：https://academic.oup.com/nar/article/54/5/gkag155/8495777

制版人： 十一

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