Cell发布新技术，可绘制单细胞中的DNA-蛋白质相互作用

基因表达由转录因子调控，而转录因子与基因组的结合受染色质可及性和组蛋白修饰的影响。事实上，在单细胞中绘制这些相互作用的图谱在技术上仍面临挑战。

威尔康奈尔医学院和纽约基因组中心的研究人员近日开发出一种新技术，让科学家能够在单个细胞中绘制转录因子及其他调控蛋白的DNA结合位点。

这种名为“D&D-seq”的新方法利用抗体将DNA编辑酶引导到目标蛋白附近，这样就能记录该蛋白与DNA的相互作用位点。它克服了现有方法的技术缺陷，是首个可以轻松整合到高通量单细胞多组学工作流程中的方法。

这项研究成果于6月4日发表在《Cell》杂志上。

共同通讯作者、威尔康奈尔医学院的Dan Landau教授表示：“很多研究之所以受阻，是因为缺乏合适的工具来绘制单细胞内的DNA-蛋白质相互作用。如今我们拥有了这样的工具，这令人无比兴奋——这确实是一项基础性的技术进步。” 

众所周知，调控蛋白在生物学中发挥着至关重要的作用。遗传学研究中发现的大部分疾病风险热点都位于转录因子结合位点。然而，目前用于分析细胞中转录因子-DNA结合事件的工具仍存在诸多局限性。

具体包括对微弱或瞬时结合事件的敏感性较低，以及与其他标准多组学工具的不兼容——这种不兼容性让我们难以全面了解基因或基因网络的调控机制。

D&D-seq将纳米抗体与胞嘧啶碱基编辑器偶联，这种组合能够在蛋白质结合的基因组位点上进行靶向的胞嘧啶至尿嘧啶（C-to-U）编辑，进而检测微弱或瞬时的因子结合。

即使脱氨酶连接的蛋白质与DNA仅发生短暂结合，也会在测序数据中留下标记。这种方法与标准的单细胞多组学流程兼容，因此可实现基因调控的整合分析。

研究人员利用D&D-seq技术绘制了多种转录因子以及染色质重塑蛋白的结合位点，展示了该技术的潜力。染色质重塑蛋白通过局部打开或关闭DNA的扭曲结构来影响基因活性。

他们分析了人类外周血单核细胞中关键转录因子CTCF的DNA结合位点，比较了携带和不携带常见白血病突变的细胞，这样就能详细了解该突变如何改变转录因子的结合。

“我们正步入一个医学新时代，转录因子及其他基因活性调控因子将逐渐成为治疗靶点，”Landau博士指出。“这种技术在此类疗法的开发和评估中将发挥重要作用。”

研究人员表明，尽管D&D-seq技术仍处于开发阶段，但已经能够与标准的单细胞多组学平台一起使用，绘制单个细胞内的DNA-蛋白质相互作用图谱，并提供基因活性、整体基因组序列及其他“组学”层面的相关读数。

共同通讯作者、威尔康奈尔医学院的Ivan Raimondi博士表示：“D&D-seq不依赖特定平台——它本质上是一种即插即用的功能，可添加到现有平台中，以便从实验中获取更多信息。” 

研究人员预计，这些工具将得到广泛应用，以绘制原代样本中转录因子或染色质重塑因子与染色质结合的景观。