NAR | 周丹/高海/朱平合作开发核酸修饰“去伪存真”新方法，揭示瞬时修饰dihmC

鉴定核酸化学修饰是表观遗传学研究的基础。然而，当检测灵敏度达到百万分之一（ ppm ）量级时，如何区分真正的细胞内源修饰与实验过程引入的污染或伪影，已成为该领域的核心挑战。

近日，复旦大学生物医学研究院的研究团队在 Nucleic Acids Research 发表研究成果 ：

Metabolic isotopic labeling of (deoxy)ribose enables dual neutral loss scanning for profiling nucleic acid modifications

技术突破：为真实修饰加上 “ 双重保险 ”

研究团队通过精准调控培养基中 [U-¹³C] 葡萄糖与普通葡萄糖的比例，使细胞基因组 DNA 中恰好 50% 的脱氧核糖被 ¹³C 标记。这一设计为每个真实内源修饰核苷赋予了特征信号：任何源自细胞代谢的修饰核苷，在质谱检测中都会呈现一对 ¹³C 与 ¹²C 比例约为 1:1 的 “ 双胞胎峰 ” 。

这一方案构建了严格的判定逻辑 —— 仅呈现稳定双峰信号的修饰被认定为内源性；单峰或比例失衡的信号则被判定为外源污染物或实验伪影。该方法突破了传统高灵敏度质谱在分辨能力上的局限，为核酸修饰组学研究提供了特异性保障。

“ 去伪 ” ：为 6mA 争议提供关键证据

利用这一高可靠性平台，团队首先在小鼠胚胎干细胞中稳定检测到丰度极低的 5fC 和 5caC ，证实了平台的灵敏度。随后，研究针对哺乳动物基因组中备受争议的 6- 甲基腺嘌呤（ 6mA ）(;)展开探究。

结果显示，虽然样本中能观察到6mA的特征信号，但这些信号均缺乏对应的¹³C标记特征峰。这一发现为“哺乳动物基因组6mA可能源于实验伪影”的论断提供了直接证据。

“ 存真 ” ：捕获半衰期 25 分钟的瞬时修饰 dihmC

平台的更大价值在于发现新修饰。研究团队在甲醛诱导的 DNA 损伤模型中，从复杂质谱背景中准确捕捉到一对独特的双峰信号，经化学合成标准品比对，证实其为4-羟甲基-5-羟甲基胞嘧啶（dihmC）。

dihmC 是 5hmC 在甲醛作用下，其 4 位氨基再次羟甲基化的产物。该修饰其极不稳定性 —— 在水溶液中半衰期仅约 25 分钟。得益于优化的前处理技术和快速扫描平台，研究团队成功捕获了这一转瞬即逝的信号。

该研究为核酸修饰鉴定建立了一套可靠的身份验证标准，不仅提升了痕量修饰检测的准确性，更通过对dihmC的捕捉，展示了该方法在发现不稳定核酸加合物方面的巨大潜力。

复旦大学生物医学研究院博士生荣少钦（已毕业）、金祉含，实验技术人员殷东瑞为本文共同第一作者。 生物医学研究院 周丹 副研究员 、徐汇区中心医院高海研究员、广东省人民医院朱平教授为共同通讯作者。研究得到徐国良教授大力支持，以及汪海林、张康林、袁必锋等研究人员的宝贵意见，并获得复旦大学上海医学院公共技术服务中心技术支持。

原文链接：https://academic.oup.com/nar/article/54/5/gkag155/8495777

制版人： 十一

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