Gemeinsame Forschungsgruppen in China haben eine neuartige Technik namens DNA End Tailing and Sequencing (DEtail-seq) für die Profilierung meiotischer DNA-Doppelstrangbrüche (DSB) entwickelt.
Bei Eukaryoten ist die Meiose ein grundlegender Prozess, der für die sexuelle Fortpflanzung erforderlich ist. Während der Meiose wird die meiotische Rekombination mit programmierten DSBs initiiert, die durch Spo11 induziert werden, und führt zum Austausch von genetischem Material zwischen homologen Chromosomen, was für die genetische Vielfalt von Vorteil ist. Daher ist eine genaue Kartierung meiotischer DSBs für das Verständnis des Mechanismus der meiotischen homologen Rekombination unerlässlich. Spo11-induzierte meiotische DSBs können in drei Teile unterteilt werden: stromaufwärts gelegene DNA-Enden, stromabwärts gelegene DNA-Enden und Spo11-gebundene Oligos.
Sowohl stromaufwärts als auch stromabwärts gelegene DNA-Enden stellen 3′-Überhangstrukturen bereit, die ein freies 3′-ssDNA-Ende enthalten. Es gibt einige Nachteile von früher berichteten Verfahren zur meiotischen DSB-Erkennung, wie z. B. geringe Empfindlichkeit, umständliche Bedienung und geringe Auflösung. Um diese Probleme anzugehen, entwickelten die Autoren die DEtail-seq-Technik: Unter Verwendung von Adaptase, einem hocheffizienten Ligationssystem für einzelsträngige DNA, wird das 3′-Ende des DNA-Bruchs direkt an den ersten Adapter ligiert, und dann wird die endgültige Bibliothek erstellt durch eine Reihe von Schritten.
Nach Sequenzierung und Datenanalyse wurde die Position des 3′-Endes des DNA-Bruchs kartiert. Der Nachweis von Restriktionsendonuclease-Spaltstellen zeigte, dass die DEtail-seq-Technik eine sehr hohe Auflösung hatte, bei oder nahe der Einzelnukleotidauflösung.
Basierend auf der DEtail-seq-Technik erstellten die Forscher ein Profil der meiotischen DSBs in angehenden Hefe-, Maus- und menschlichen Keimzellen und identifizierten neue Merkmale meiotischer DSBs. Die Analyse der Mausdaten zeigte, dass das meiotische DSB-Signal im Leptoten/Zygotän-Stadium um de novo H3K4me3-Peaks im Leptoten-Stadium herum angereichert war.
Die Analyse der Humandaten zeigte, dass das meiotische DSB-Signal in den CTCF+-Enhancer-Regionen angereichert war. Die Autoren glauben, dass die DEtail-seq-Technik ein leistungsfähiges Werkzeug zur Erforschung der Meiose bei verschiedenen Arten darstellt.
Die Arbeit wird in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft China Biowissenschaften.
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Wei Xu et al., DEtail-seq ist eine ultraeffiziente und praktische Methode zur Profilerstellung meiotischer DNA-Brüche in mehreren Organismen. Wissenschaft China Biowissenschaften (2023). DOI: 10.1007/s11427-022-2277-y