自2007年邓子新院士团队发现DNA上第六元素：硫元素以来，他们就瞄准了这一倍受关注的研究领域，近期这一研究组又接连发表了DNA硫修饰研究方面的几项重大成果，充分显示了我国在此前沿新兴领域持之以恒的开拓性和创新性。为了更深入了解这一研究成果，生物通编辑特联系了其中一篇文章的通讯作者：上海交通大学副教授贺新义老师，就读者感兴趣的一些问题请教了他。

生物通：DNA骨架硫修饰研究意义重大，最新这篇《PLoS  Genetics》文章发现了能切割硫修饰过的DNA的酶，这对于了解这一修饰的生理功能具有什么重要的意义呢？

贺老师：DNA骨架上硫修饰在细菌中非常普遍，编码合成DNA磷硫酰化修饰的基因簇基本上位于可移动的遗传因子上，如质粒、假噬菌体、基因组岛或转座子上。它们被认为是通过基因的平行转移获得的。变铅青链霉菌中的DNA硫化修饰基因簇就是位于一个93KB的基因组岛上，我们这篇文章报道了天蓝色链霉菌中编码了另外一个基因组岛，它的最后一个基因就是负责切割硫化修饰过的DNA。这两个基因组岛都可以从染色体上自我环出，并且是水火不容的。我们知道，很多常规的核酸酶是没有办法切割磷硫酰化修饰过的DNA，这可能是DNA硫化修饰给细胞染色体带来的好处之一吧，但是我们这篇文章偏偏找到了一个硫修饰依赖型的核酸酶，它可以切割DNA骨架上的磷硫酰化修饰，我们推测，这些物种可能为了在进化过程中保证其遗传物质的高保真性，以自杀的形式销毁掉被修饰过的染色体，从而保证物种在传递过程中的忠实性。这也可能是大自然进化出的一种防止DNA硫修饰大规模传播，影响其它物种表观遗传的机制吧。对于硫修饰生物学的真正意义的探索还需要很艰苦的探索。

生物通：这种酶（ScoMcrA）能切割硫修饰和甲基化修饰的DNA，这与其它甲基化修饰依赖性限制酶有何区别吗？

贺老师：我们发现的ScoMcrA蛋白可以特异性识别被Dcm修饰过的DNA，这是第一例在体外能够表征的McrA蛋白，很多其它IV型限制酶识别的序列非常单一，通常就是1-2个碱基，除了被修饰的碱基之外，边上紧邻的碱基一般是简并的，它的切割位点位于修饰碱基一侧。而ScoMcrA却特异性的识别Cm5C(A/T)GG,切割的位点位于修饰碱基m5C上下游12-16  bp的位置。与所有已发现的甲基化修饰依赖性限制酶不一样的是，它可以识别和比较特异性的切割Dcm蛋白甲基化的DNA和磷硫酰化修饰的DNA，而DNA碱基上的修饰和DNA骨架上磷酸二酯键的修饰在DNA双螺旋上所处的位置很不一样，这一个酶是如何做到同时识别这两种修饰形式的DNA的，值得进一步的探究。

生物通：在这项研究中贵研究组主要采用的是什么实验方法，其中的难点是什么呢？

贺老师：我们首先是在天蓝色链霉菌中发现了这种限制现象，但是，找寻这个限制酶或系统的候选基因是这个工作的关键。我们尝试了多种方法，最后都失败了，偶然，我们看到别人刚刚发表了一个工作，是关于天蓝色链霉菌和变铅青链霉菌全基因组芯片杂交的。利用它们的结果，结合我们当时的理解和推测，一下子就找到了这个候选基因。

但是后期酶学体外工作给我们带来了很多麻烦，因为这个酶需要异常的金属离子Mn2+或者是Go2+和比较极端的PH9.0值，而且作用时间多过5分钟，没有被修饰过的DNA就会在这种极端的条件下也会被切割，幸好当时结合体内遗传学试验结果，对我们的结论没有动摇。最后，这篇文章的第一作者刘光同学花了大量时间和精力摸索这个新型限制酶最佳反应条件，重复性很好地完成了这个酶的体外切割实验。

生物通：自贵研究组07年首次发现了这一DNA骨架新元素以来，这一领域的研究蓬勃发展，您认为这一领域未来的发展趋势是什么呢？

贺老师：这个问题，邓子新教授很早就已经做好了布局。第一方面是DNA硫修饰的生化途径，也就是负责合成DNA磷硫酰化修饰的这5个蛋白是如何将硫掺入到DNA骨架上；第二，就是这种修饰的生物学意义，这个问题是我们追求的终极目标，需要艰苦的探索，较多的人力和精力，以及多科学手段。

生物通：近期美国的科学家发现了“砷基生命”，提出构成生命的基本元素可以由其他元素取代，引发了多方关注，您对此有何看法呢？

贺老师：我个人的感觉是随着生命科学研究的不断发展，DNA只含有C、H、O、N和P的经典概念正在快速被颠覆。虽然，12月2号这篇Science文章的作者并没有报道含砷DNA的确切化学结构。但是，我相信DNA骨架上约来越多的新的修饰会被揭示出来，这从另外一个方面也说明了DNA硫修饰这项首创的工作，让其他的科学家敢于假设DNA骨架上有砷新颖的修饰。

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http://life.sjtu.edu.cn/microbiology/show.aspx?info_lb=104&info_id=162&flag=10