近日，基因组所联合清华大学、广州医科大学、北京大学第三医院成功开发新型DNA断裂检测技术。该技术能够在多个物种中高效地检测出减数分裂DNA双链断裂位点的3’末端，是一种接近单核苷酸水平的超高分辨率全基因组DNA断裂位点检测方法?；诖思际?，研究人员成功绘制了酿酒酵母、小鼠和人类的减数分裂DNA双链断裂图谱。相关研究成果发表在《中国科学—生命科学（SCIENCE CHINA Life Sciences）》上。

在真核生物中，减数分裂是有性繁殖所需的一个基本过程。减数分裂过程中，Spo11诱导程序性DNA双链断裂（Double-strand break, DSB），Spo11诱导的减数分裂DSB可分为三部分：DNA断裂上游末端、DNA断裂下游末端和Spo11结合的寡核苷酸，其中DNA断裂上下游末端均为3’悬臂结构形式（图1A）。减数分裂重组使得同源染色体之间的遗传物质交换，从而极大地促进了遗传多样性。绘制精细的减数分裂DNA双链断裂图谱，对人们了解减数分裂同源重组机制至关重要。

此前报道的用于减数分裂DSB检测的若干种方法，存在灵敏度低、操作繁琐、精度不足等问题。为了解决上述问题，研究者们开发了DEtail-seq技术（图1B）：使用Adaptase这一高效的单链DNA连接体系，对DNA断裂3’端直接连接测序接头，再通过片段化、第二链延伸、第二接头连接等一系列步骤，完成最终的文库构建，经测序及数据分析后获得DNA断裂3’端的位置信息。对限制性内切酶切割位点的检测结果表明，DEtail-seq技术的分辨率可以达到单核苷酸或接近单核苷酸水平的分辨率（图1C）。

图1 | DEtail-seq技术示意图

（A）减数分裂DSB结构示意图；（B）DEtail-seq实验流程示意图；（C）DEtail-seq检测经限制性内切酶切割后的DNA

研究团队利用DEtail-seq技术在酿酒酵母（图2A）、小鼠（图2B）以及人类生殖细胞（图2C）中成功检测到减数分裂DNA断裂的基因组分布，并发现了减数分裂DSB的一系列新特征。小鼠数据的分析结果显示，细线期/偶线期的减数分裂DSB信号富集于细线期新生成的组蛋白H3K4me3修饰位点（图2B）。人类数据的分析结果显示，减数分裂DSB信号富集于含CTCF的增强子区域（图2C）。

图2 | 使用DEtail-seq技术检测减数分裂DSB

（A）DEtail-seq检测酿酒酵母野生型及突变体的减数分裂DSB信号，以及与其他两种技术S1-seq和Spo11-oligo-seq的比较；（B）小鼠细线期细胞新生成H3K4me3峰周围的减数分裂DSB信号分布；（C）人类生精细胞含CTCF（CTCF+）或不含CTCF（CTCF-）的增强子周围减数分裂DSB信号分布

DEtail-seq技术的开发，为各个物种的减数分裂研究提供了强大的工具，并将大力推动相关研究领域的发展。

基因组所徐炜研究员、广州医科大学刘超研究员及北京大学第三医院张哲副研究员为该论文共同第一作者，清华大学孙前文副教授、广州医科大学李卫研究员、北京大学第三医院姜辉教授及基因组所徐炜研究员为共同通讯作者。本研究工作得到了国家自然科学基金、中国农业科学院青年创新专项以及清华大学-北京大学生命科学联合中心的支持。

原文链接：https://www.sciengine.com/SCLS/doi/10.1007/s11427-022-2277-y