利用纳米孔测序技术量化非天然碱基对的复制保真度

《Nature Communications》：Quantifying replication fidelity of unnatural base pairs using nanopore sequencing

　　

摘要

由非天然碱基对（UBPs）组成的扩展遗传碱基字母表是生物技术领域的一个新兴方向。然而，由于它们的复制保真度相对较低，因此在更广泛的范围内应用受到了限制。为了解决这一难题，我们开发了一种利用纳米孔测序技术快速评估UBP复制保真度的方法。我们通过机器学习算法训练分类器来检测测序数据中的UBPs，然后利用这些模型从PCR扩增的数据集中提取复制保真度指标。这种方法为评估多种UBPs的复制保真度提供了通用途径，有助于在不同化学成分、酶和反应条件中进行优化。在这项研究中，我们将该策略应用于三种不同的UBP系统，证明了：(i) 可以快速筛选出使B≡S碱基对每轮复制保真度超过98.6%的反应条件；(ii) 能够对八字母UBP系统（ATGCBSPZ）中的复制过程进行单分子级别的追踪；(iii) 能够定量分析疏水性Ds:Diol-Px系统中的多种误差产生路径。