重庆云序环状DNA研究

环状DNA具有线性DNA不具备的动力学和拓扑学特点,因此环状DNA作为DNA纳米技术的重要组成部分被人们很大关注。Zheng等[4]以单链环状DNA为基本单元成功制备了DNA纳米管结构;多个课题组以单链环状DNA为原料,制备了2个或多个DNA环相互穿套的连环结构(Catenane),并将其制备成可控的分子开关或分子机器等。相对于线性DNA,环状DNA不易被核酸外切酶降解,在溶液中单一分散、不易聚合,这些特性决定了其在药物运输、基因调控、疾病诊断和基因医治等领域的应用更具优越性。2019年关于环状RNA的国自然审批金额高达8000多万。重庆云序环状DNA研究

2017年：Nature，17种tumour的2572种细胞系的全基因组测序分析，证明eccDNA在tumour组织中普遍存在； 2018年：Nature Communications，健康人的肌肉和血液细胞中分离到超过十万种eccDNA分析，它们绝大部分都携带基因或基因片段，证明eccDNA在正常组织中是普遍存在的； 2019年：Nature Genetics, eccDNA驱动神经母细胞瘤基因组重塑； 2019年：Nature，eccDNA促进染色质可接近性和致ai基因的高表达； 2019年：Cell，功能性增强子自造成染色体外ai基因的扩增。河南云序生物环状DNA测序测序结果显示99%的eccDNA长度小于25Kb。

目前已经报道的基于高通量测序方法研究eccDNA的报道都是基于Paul S. Mischel团队开发的AmpliconArchitect软件，基于二代全基因组测序数据（5-10X覆盖深度），该软件可自动比对基因组，寻找断点信息，并结合SV和CNV的分析结果生成eccDNA的分析结果。不过需要注意的是，目前该软件的license是收费的。不过还可以考虑通过提取环状DNA和滚环扩增的方式获得eccDNA，并进行后续的测序和组装，这时候相对于对软件依赖的限制就相对较小了，但是对于线性DNA背景的排除依然是个问题，在基因组DNA的提取、扩增、质控及后续分析方面还需要诸多探索。

A&A Bio的环状DNA纯化柱技术简介 研究组织、细胞的环状DNA测序常用Circle-seq技术，Circle-seq测序中就包含柱纯化去除线性DNA，具体步骤是柱纯化去除基因组DNA、外切酶对柱纯化后产物进行酶消化、滚环扩增放大环状DNA信号以及best后建库测序。因此，相对于大量存在的基因组DNA，环状DNA在细胞中的含量非常少，所以从样品中提取总DNA后，第一步需要通过柱纯化去除基因组DNA，以免测序中基因组DNA占据大部分数据量。柱纯化这一步骤十分关键，既要best大限度地去除基因组DNA, 又需best大限度保留环状DNA分子，尤其是避免丢失掉超长和超短的环状DNA。云序生物采用A&A Biotechnology的纯化柱，是绝大部分环状DNA高分文章中所使用的纯化柱。从 1960 年代至今的半个多世纪里，研究者已经在几乎所有的物种当中发现环状 DNA 的踪迹。

首先，我们来看什么是环状DNA。环状DNA是一种生物界普遍存在的DNA形式，如常见的线粒体DNA、叶绿体DNA、细菌基因组、细菌质粒、部分病毒基因组等。那么本文要讨论的染色体外环状DNA同上述提到的几种形式有什么不同呢？我们都知道线粒体DNA和质粒的都是以线性的DNA的形式存在的，其染色质成分并没有组蛋白，因而也不存在核小体的结构，并且不会发生染色体序列的折叠和三级结构。而eccDNA，既然叫做染色体外环状DNA，那么它首先应该是存在于真核生物当中的（原核生物、细胞器、病毒等不存在染色体的结构），其次必须是以环状的形式存在的，再者是游离于染色体外的，并且具有完整的核小体结构，也就是说，其染色质的组成是与正常的染色体相同的，因而也具有染色质折叠、压缩和特有的空间结构。母系来源的eccDNA比胚胎来源的eccDNA分子长度也更长。北京云序环状DNA平台

样品保存：细胞样品或新鲜组织块切块，液氮冻存后-80℃保存；DNA样品短期内可-20℃，避免反复冻融。重庆云序环状DNA研究

eccDNA究竟是如何形成的，目前尚没有十分确切的解释，目前推测的可能机制包括以下几种：（A）DNA复制过程中，形成发夹结构，接着在DNA聚合酶的作用下，通过滑动形成环状，并从染色体中切割下来并复制形成双链环状DNA，这种形成方式的特点是染色体原始位置上的这段序列发生了缺失；（B）DNA复制时形成R-loop结构，在这种结构中，其中一条链发生折叠，形成环状结构并切割下来，形成环状DNA，发生断裂的双链通过DNA的损伤修复机制进行补齐，因此这种方式不会造成染色体原始序列的损伤；（C）通过DOIRA模型，通过双链复制的方式形成；也不会造成原始序列损伤；（D）通过双链的同源区域的重组，造成双链同时断裂，往往通过这种方式会产生Mb以上的较大的eccDNA，并且原始序列会发生缺失。重庆云序环状DNA研究