2016年10月15日，國際期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》雜志在線發(fā)表了北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院伊成器研究組與芝加哥大學(xué)化學(xué)系何川教授研究組題為 “Base-Resolution Analysis of Cisplatin–DNA Adducts at the Genome Scale” 的研究論文。文章首次報道了順鉑與DNA結(jié)合位點全基因組的圖譜。伊成器研究組博士研究生舒小婷和熊旭深為論文共同第一作者，伊成器研究員與何川教授為論文共同通訊作者。
順鉑是臨床上使用最廣泛的抗癌藥物之一;在實體瘤化療中占據(jù)核心地位。順鉑發(fā)揮藥效的主要機制是與腫瘤細胞基因組DNA的堿基發(fā)生交聯(lián)，影響DNA轉(zhuǎn)錄和復(fù)制等重要過程，最終導(dǎo)致細胞死亡。然而，由于技術(shù)的缺乏，順鉑與基因組DNA交聯(lián)的分布規(guī)律尚未得知。伊成器研究組利用了一個能夠特異性結(jié)合因順鉑交聯(lián)DNA位點的蛋白，發(fā)展了“cisplatin-seq”，對順鉑修飾的DNA進行富集測序(類似于抗體的富集)。同時，利用順鉑交聯(lián)產(chǎn)物會阻礙DNA合成的特征，該方法實現(xiàn)了堿基分辨率的順鉑結(jié)合位置的檢測。利用這一技術(shù)，該研究成功繪制了人腫瘤細胞全基因組順鉑交聯(lián)的分布圖譜，并發(fā)現(xiàn)線粒體DNA比細胞核DNA更容易被順鉑交聯(lián)，預(yù)示著線粒體可能在順鉑抗腫瘤功能中占有重要地位。此外，該研究發(fā)現(xiàn)順鉑在基因組中的分布受到DNA序列與核小體結(jié)構(gòu)的影響：核小體密度低的區(qū)域，GG(兩個相鄰的鳥嘌呤)密度高的區(qū)域是順鉑交聯(lián)的主要靶點;核小體致密的區(qū)域因順鉑無法被DNA修復(fù)系統(tǒng)有效清除而導(dǎo)致順鉑富集，這個規(guī)律與GG密度無關(guān)。該論文也被《德國應(yīng)用化學(xué)》的編輯選為“Very Important Paper”。
cisplatin-seq揭示抗癌藥物人全基因組的結(jié)合譜圖
(a) cisplatin-seq堿基分辨率地檢測被順鉑處理的人腫瘤細胞基因組中順鉑交聯(lián)位置。(b)線粒體DNA傾向被順鉑交聯(lián)。(c)順鉑密度在核小體致密的區(qū)域富集，這個規(guī)律與DNA序列的GG密度無關(guān)。
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Base-Resolution Analysis of Cisplatin–DNA Adducts at the genome Scale
原文摘要：
Cisplatin, one of the most widely used anticancer drugs, crosslinks DNA and ultimately induces Cell death. However, the genomic pattern of cisplatin–DNA adducts has remained unknown owing to the lack of a reliable and sensitive genome-wide method. Herein we present “cisplatin-seq” to identify genome-wide cisplatin crosslinking sites at base resolution. Cisplatin-seq reveals that mitochondrial DNA is a preferred target of cisplatin. For nuclear genomes, cisplatin–DNA adducts are enriched within promoters and regions harboring transcription termination sites. While the density of GG dinucleotides determines the initial crosslinking of cisplatin, binding of proteins to the genome largely contributes to the accumulative pattern of cisplatin–DNA adducts.
