Brenton Graveley是在2014年4月收到他的*臺(tái)MinION測(cè)序儀的。他所在的康涅狄格大學(xué)實(shí)驗(yàn)室是*獲得Oxford Nanopore Technologies測(cè)序儀的客戶(hù)。盡管準(zhǔn)確性不穩(wěn)定，通量也不高，但Graveley和他的同事決定立刻就試試。

對(duì)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(fā)區(qū)和熱帶雨林。不過(guò)對(duì)于Graveley來(lái)說(shuō)，MinION讀取的DNA鏈長(zhǎng)度與測(cè)序儀本身一樣讓人激動(dòng)。大多數(shù)測(cè)序儀依賴(lài)化學(xué)反應(yīng)，隨著時(shí)間的推移容易出錯(cuò)，這意味著只能讀取短片段的DNA。MinION則是在DNA分子穿過(guò)狹窄的納米孔時(shí)觀察它們，只要DNA穿過(guò)，它們就產(chǎn)生數(shù)據(jù)。

在一篇發(fā)表在《Genome Biology》的文章中，Graveley和兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室成員，Mohan Bolisetty和Gopinath Rajadinakaran，證明了這些讀長(zhǎng)如何幫助他們解釋Dscam1的行為。這是個(gè)很難對(duì)付的基因，在形成昆蟲(chóng)大腦的結(jié)構(gòu)時(shí)起了關(guān)鍵作用。這個(gè)基因可產(chǎn)生數(shù)千個(gè)略微不同的蛋白質(zhì)，很難用常規(guī)的測(cè)序技術(shù)去了解。

絕望的轉(zhuǎn)錄組

Graveley的實(shí)驗(yàn)室研究了轉(zhuǎn)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(gòu)體，這是隨機(jī)的，或取決于細(xì)胞在特定時(shí)間需要什么。通過(guò)選擇性剪接的過(guò)程，不同的亞基組成了基因。許多基因有兩個(gè)或更多的互斥外顯子，而那些表達(dá)為RNA和蛋白質(zhì)的外顯子對(duì)細(xì)胞行為有著重大影響。

作為果蠅中選擇性剪接的世界紀(jì)錄保持者，Dscam1帶來(lái)了非凡的挑戰(zhàn)。Dscam1由115個(gè)外顯子組成，其中只有20個(gè)總是轉(zhuǎn)錄成RNA。另外95個(gè)存在于四個(gè)相互排斥的外顯子簇中，因此，人們預(yù)測(cè)Dscam1可能有超過(guò)3.8萬(wàn)個(gè)異構(gòu)體。

“到目前為止，這個(gè)數(shù)量級(jí)超過(guò)了其他任何一個(gè)基因，”Graveley解釋道。這種靈活性也許有助于了解Dscam1的功能。它產(chǎn)生的蛋白質(zhì)幫助識(shí)別昆蟲(chóng)大腦中的單個(gè)神經(jīng)元，讓它們不同于它們的鄰居。在一些實(shí)驗(yàn)中，Dscam1經(jīng)過(guò)改造以產(chǎn)生較少的RNA異構(gòu)體，結(jié)果使果蠅發(fā)育過(guò)程中的神經(jīng)連接遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)甚至造成死亡。

Dscam1也在昆蟲(chóng)的免疫系統(tǒng)中發(fā)揮作用，這是它產(chǎn)生眾多異構(gòu)體的另一原因。在對(duì)付某些病原體時(shí)，每個(gè)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(gòu)體，這不是一般的難。Graveley已經(jīng)研究了十多年，但還是無(wú)法回答一些基本的問(wèn)題：一些異構(gòu)體是不是更常見(jiàn)、更重要？理論上的異構(gòu)體全都表達(dá)嗎？

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