中科院深圳先进院合成所助理研究员倪磊、研究员金帆为共同通讯作者。
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文章链接： https://doi.org/10.1128/spectrum.03783-22
转录因子能够以特定序列与基因专一性结合，保证目的基因以特定的强度在特定的时间空间表达。转录因子和DNA的相互作用在基因调控网络(GRNs)中起着核心作用。目前检测转录因子-DNA结合特异性的主要方法需要先对转录因子结合的DNA片段进行捕获富集然后再进行测序（或其他分析），如染色质免疫沉淀 (ChIP)、配体系统进化指数富集(SELEX)和DNA亲和纯化测序(DAP-Seq)等。这些方法涉及复杂的实验程序，如基因组DNA的碎片化和扩增、转录因子的免疫沉淀等，较高的操作门槛不利于新手或跨学科人员快速展开实验。
在本研究中，金帆团队开发了一种名为AIDmut-Seq的体内方法。活化诱导胞苷脱氨酶(AID)可以将单链DNA序列中的碱基C脱氨化形成碱基U， DNA复制后发生C-T或G-A替代。研究人员将AID融合到转录因子上，并在体内诱导融合蛋白表达，这样就可以在转录因子结合位点附近引入突变，后续可以通过全基因组测序直接检测。由于不需要对转录因子结合的片段进行捕获富集，而仅需对突变标记进行测序，因此AIDmut-Seq的整个工作流程仅包含细菌培养、基因组提取和生信分析三个步骤（图 1），不涉及其他复杂的实验操作，大大节省了实验人员的时间和劳动成本。
图1 AIDmut-Seq的原理和步骤
研究人员使用不同类型的转录调节因子对AIDmut-Seq进行了验证，表明该方法对大多数转录激活因子（如LasR，FleQ，ErdR，GacA，ExsA等）的具有较高效率。而对一些小的转录抑制因子（如RsaL和AmrZ等）虽然表现出较低的效率，但通过该方法计算得到的转录因子识别基序（motif）和现有方法得到的基序具有很大相似性。此外，使用AIDmut-Seq还得到了许多之前没有发现的转录因子结合位点和新的调节模式。这些结果证明了AIDmut-Seq的高效性和泛用性，可以作为现有方法的重要补充工具（图2）。
图2 AIDmut-Seq适用于大多数转录因子
研究人员将ADImut-Seq与目前最常用的ChIP-seq进行了“标杆测试”（benchmarking）。比较发现， AIDmut-Seq和ChIP-seq对TFBS具有相似的检测精度，但AIDmut-seq具有更窄的检测窗口。尤其对于启动子上存在多个结合位点的位置，AIDmut-Seq相比ChIP-seq具有更好的分辨率，因此AIDmut-Seq在识别同一启动子中的多个结合位点具有潜在的优势（图3）。
图3 AIDmut-Seq与ChIP-seq的比较
该研究得到了科技部重大研发计划、国家自然科学基金、中国科学院科学仪器开发和深圳合成生物学创新研究院等项目支持。
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