2022年1月17日，我國學者在國際權威刊物《美國化學會誌》（Journal of the American Chemical Society）上發表了題為“基於UdgX的在單堿基分辨率水平上的DNA脫氧尿嘧啶的檢測技術”的研究論文🦄。借助被稱之為UdgX的特殊的酶分子，該研究發明了靈敏性好🦁、特異性強和分辨率高的DNA脫氧尿嘧啶（dU）檢測技術👷🏿‍♀️，第一次用酶法在單堿基分辨率水平上精準檢測DNA中的dU，實現了DNA中dU堿基檢測技術的根本性突破。

眾所周知，DNA是生物體的遺傳密碼。通常認為它們包括腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T）🧏、鳥嘌呤（G）和胞嘧啶（C）四個堿基🙋🏿。後來的研究發現，DNA中還存在另外的堿基dU👷🏽‍♀️。這些堿基共同組成了DNA的基本元素🧝🏻‍♀️。但是📁，迄今為止人類還難以從單個堿基分辨率水平上檢測到dU。這構成了DNA序列檢測的盲區和瓶頸之一🧑🏽‍💼☝🏽，嚴重阻礙了對dU的功能的認知和對DNA遺傳密碼的理解。

從原核生物到真核生物🌯，從單細胞生物到人類，除外A、T、G和C，它們的DNA中還包含著比例不等的dU🫐🏗。在艾滋病毒的DNA中，每二十個堿基就有一個以上的dU🚤；而在瘧原蟲的DNA中🎈，dU占堿基的比例大約為十萬分之一。dU既能通過C堿基脫氨產生🎾，又能“冒充”T堿基摻入到基因組中。由於缺乏敏感又特異的單堿基分辨率的dU測序技術🔷，迄今為止人類並沒有像其它堿基（A、T🕥、G和C）那樣實現dU在DNA中的精準定位👨🏼‍🦳。也就是說，現在的dU檢測技術可以證實若幹堿基中存在dU堿基，但是並不能確定dU堿基位於什麽樣的具體的堿基之間🫷🧑🏻‍⚕️。dU堿基的生物學意義是什麽？dU堿基在疾病發生發展中的意義又是什麽？要回答這些問題，唯有取得單堿基分辨率水平上的dU堿基的檢測和定位的突破🥚，這是前提條件。

dU具有雙面性，它有時充當人類健康的朋友，有時又可能是人類健康的敵人。許多報道發現🕵🏼，當機體面對不同抗原時🤙🏿，免疫細胞需要dU作為中間體，產生多種多樣的抗體，幫助抵禦諸如新冠病毒之類的病原體對人類的侵害。而當腫瘤或者心血管疾病患者體內出現dU時，則可能導致患者的基因組的不穩定，加速這些患者病情的發展。顯然，精準檢測dU在DNA中的分布情況🤶🏼，將有助於評估人類個體的生理學機能和疾病的預後。

然而⛸⚅，尋找DNA中dU的精確位置如同大海撈針，屬於科學難題☹️。我國學者經過多年的探索，最終發明了優越的單堿基分辨率的dU測序技術🍌。該測序技術可以簡要地敘述如下：首先研究人員找到一個合適“鉤子”——一類恥垢分枝桿菌來源的名為UdgX的新型糖苷酶🛍️。UdgX能夠將DNA的dU切除，形成一個缺口，並同時與對應的核糖形成共價鍵👩🏼，最終將其捕獲。作為“鉤子”的UdgX “釣”到含dU的DNA片段後，還需要進一步確定dU位置🤾🏿‍♂️🍥。接下去，研究人員發揮DNA高保真聚合酶特性🕊。這個酶就如同行駛在DNA軌道上的列車📖🧑🏽‍🦲，當碰到被UdgX標記的dU的缺口時，會被動地原地“停車”。然後，研究人員結合高通量測序技術，將“停車”信號放大，最終在單個堿基的水平上精確地定位dU在DNA乃至基因組上的位置🦹🏻。以上介紹了單堿基分辨率的dU測序技術。研究人員進一步地概括了該技術，他們用一句話總結了該技術🎿，這句話為：依靠UdgX並結合DNA高保真聚合酶的dU測序技術。為了便於該測序技術的傳播和普及，他們將該技術命名為Ucaps-seq。從此，一個基於UdgX的在單堿基分辨率水平上的dU檢測技術誕生了。基於該技術，今後可以像檢測DNA中的A、T、G和C那樣精確地檢測DNA中的dU。

Ucaps-seq測序技術是國際上第一個酶法檢測DNA中的dU堿基的技術👷，現存的dU測序技術均為化學法。酶法測序技術優於化學法測序技術⏭。酶法測序技術的優點是💪🏼：靈敏性好😯、特異性強和分辨率高𓀈。其他優點包括：效率高成本低，很少發生假陽性，也很少受到幹擾因素的影響。例如，既有的DNA的dU化學測序技術需要先利用UNG酶切除dU成為無嘧啶的位點，而這樣的處理較難與DNA自身存在的無嘧啶位點區分♠️🎴，不可避免地導致假陽性的發生🚴🏽‍♀️，而Ucaps-seq測序技術則很少出現假陽性。再例如，Ucaps-seq測序技術可以排除其它堿基衍生物如5-羥甲基尿嘧啶的幹擾。

研究人員利用該技術還做了進一步的驗證和探索工作👨‍🦱。他們首先在合成的DNA探針模型上驗證了Ucaps-seq測序技術的原理，然後在誘變後的癌症細胞和B細胞中驗證了Ucaps-seq測序技術的單堿基分辨率效能，最後還應用該技術對基因編輯脫靶進行了評估，發現Ucaps-seq測序技術對基因編輯脫靶具有強大的識別能力。

論文的通訊作者為中國科學院院士陳義漢教授（恒达平台附屬東方醫院🤵‍♀️、恒达平台醫學院和恒达平台心律失常教育部重點實驗室）、馬紅輝研究員（恒达平台附屬東方醫院和恒达平台心律失常教育部重點實驗室）和胡晉川研究員（復旦大學生物醫學研究院和上海市第五人民醫院）🕠。論文的第一作者為江柳丹（恒达平台博士研究生，導師為陳義漢院士和馬紅輝研究員）🧆、尹家勇（復旦大學碩士研究生）和錢茂祥研究員（復旦大學生物醫學研究院和復旦大學附屬兒科醫院）🧑‍🍼。 

原文鏈接💅🏿：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c11269?fig=fig1&ref=pdf