Brenton Graveley是在2014年4月收到他的*臺MinION測序儀的。他所在的康涅狄格大學實驗室是*獲得Oxford Nanopore Technologies測序儀的客戶。盡管準確性不穩定,通量也不高,但Graveley和他的同事決定立刻就試試。
對于MinION,眾多討論都集中在它的迷你尺寸:早期的試用者將它帶到疫情爆發區和熱帶雨林。不過對于Graveley來說,MinION讀取的DNA鏈長度與測序儀本身一樣讓人激動。大多數測序儀依賴化學反應,隨著時間的推移容易出錯,這意味著只能讀取短片段的DNA。MinION則是在DNA分子穿過狹窄的納米孔時觀察它們,只要DNA穿過,它們就產生數據。
在一篇發表在《Genome Biology》的文章中,Graveley和兩個實驗室成員,Mohan Bolisetty和Gopinath Rajadinakaran,證明了這些讀長如何幫助他們解釋Dscam1的行為。這是個很難對付的基因,在形成昆蟲大腦的結構時起了關鍵作用。這個基因可產生數千個略微不同的蛋白質,很難用常規的測序技術去了解。
絕望的轉錄組
Graveley的實驗室研究了轉錄組。他們特別感興趣的是那些RNA分子可以采取不同的形狀,或異構體,這是隨機的,或取決于細胞在特定時間需要什么。通過選擇性剪接的過程,不同的亞基組成了基因。許多基因有兩個或更多的互斥外顯子,而那些表達為RNA和蛋白質的外顯子對細胞行為有著重大影響。
作為果蠅中選擇性剪接的世界紀錄保持者,Dscam1帶來了非凡的挑戰。Dscam1由115個外顯子組成,其中只有20個總是轉錄成RNA。另外95個存在于四個相互排斥的外顯子簇中,因此,人們預測Dscam1可能有超過3.8萬個異構體。
“到目前為止,這個數量級超過了其他任何一個基因,”Graveley解釋道。這種靈活性也許有助于了解Dscam1的功能。它產生的蛋白質幫助識別昆蟲大腦中的單個神經元,讓它們不同于它們的鄰居。在一些實驗中,Dscam1經過改造以產生較少的RNA異構體,結果使果蠅發育過程中的神經連接遭到破壞,嚴重時甚至造成死亡。
Dscam1也在昆蟲的免疫系統中發揮作用,這是它產生眾多異構體的另一原因。在對付某些病原體時,每個分子都或多或少有效。然而,要弄清楚特定樣品中存在哪些異構體,這不是一般的難。Graveley已經研究了十多年,但還是無法回答一些基本的問題:一些異構體是不是更常見、更重要?理論上的異構體全都表達嗎?
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