Раскрытие механизмов одномолекулярных реакций с помощью мультиплексного секвенирования ДНК in situ

Последовательность ДНК регулирует сложные реакции и взаимодействия белков с ДНК, однако влияние последовательности остается недостаточно изученным из-за отсутствия прямых высокопроизводительных подходов к исследованию зависимости реакций от последовательности на уровне отдельных молекул. Здесь мы представляем метод фенотипирования отдельных молекул и секвенирования in situ (Single-Molecule Phenotyping and In Situ Sequencing, SPIN-Seq) — основанный на ДНК, не требующий белков метод, который связывает функциональные и структурные свойства отдельной молекулы ДНК с последовательностью этой же молекулы. После проведения функциональных анализов иммобилизованных молекул ДНК метод SPIN-Seq использует секвенирование посредством транзитной гибридизации на той же поверхности и с помощью того же прибора для считывания последовательностей каждой иммобилизованной молекулы ДНК, непосредственно связывая фенотип и генотип. С применением SPIN-Seq мы исследовали взаимодействие фактора транскрипции с его целевой последовательностью и выявили зависимость остановки РНК-полимеразы и ветвления путей реакции при инициальной транскрипции от последовательности. Наш метод открывает мощные систематические возможности для понимания сложных молекулярных механизмов и их зависимости от последовательности.