「該方法能夠在基因組水平上監測蛋白質和不同 DNA 損傷之間相互作用的動態，有助於我們理解科克因綜合症等疾病的發病機制，以及癌細胞對順鉑等化療藥物的抗藥性機制，並為我們解決這些健康問題提供幫助。」復旦大學青年研究員胡晉川表示。
DNA 加合物損傷是 DNA 鹼基被加上了比較大的修飾基團，或者發生了鏈內交聯從而造成 DNA 雙螺旋的扭曲，主要由紫外線、香菸、化療藥物（例如順鉑）、汽車尾氣等這些外源因子誘導產生。如果修復不當，就會造成突變或細胞死亡，進而導致癌症等疾病的發生。
高等哺乳動物中唯一能修復這類損傷的途徑是核苷酸切除修復，其根據損傷識別模式又可被分為全基因組修復和轉錄偶聯修復，其中前者的機制研究得較為清楚，而後者還存在很多未解之謎。研究修復和損傷應答機制的主要策略包括體外重構反應和局部 UV 照射-螢光顯微鏡技術，然而這兩種策略都存在相應的局限性，因此迫切需要一種能夠靈敏地測量蛋白質與 DNA 損傷之間相互作用的方法。
為了解決上述問題，近期，胡晉川和錢茂祥課題組開發了一種蛋白質-相關 DNA 損傷測序（Protein-Associated DNA Damage Sequencing，PADD-seq）的方法，通過對損傷的測序，實現了在鹼基解析度下對全基因組蛋白-DNA 損傷之間相互作用的監測。
基於該方法，他們解決了兩個具體問題：首先，其觀察到了轉錄偶聯修復正常進行或受阻時 RNA 聚合酶 II 在損傷位點停留和解離的過程；同時，檢測到由順鉑誘導的、組蛋白 H3 上第 9 位賴氨酸的乙醯化修飾（H3K9ac）的局部變化。
2023 年 1 月 30 日，相關論文以《通過 PADD-seq 繪製蛋白質-DNA 損傷相互作用的全基因組圖譜》（Genome-wide mapping of protein–DNA damage interaction by PADD-seq）為題在 Nucleic Acids Research 上發表[1]。
復旦大學博士研究生祝永昌、談遠清和碩士研究生李琳為論文的共同第一作者，青年研究員胡晉川和錢茂祥為論文的共同通訊作者。
2012 至 2017 年，胡晉川在美國北卡羅萊納大學教堂山分校進行博士後研究。他師從一直致力於研究核苷酸切除修復的阿齊茲·桑賈爾（Aziz Sancar）教授，並在 2015 年見證了後者獲得諾貝爾化學獎。
為了理解染色質上各種因子和事件對損傷與修復的影響，他們建立了檢測 DNA 加合物損傷與核苷酸切除修復的測序方法 Damage-seq 和 XR-seq，並結合染色質免疫沉澱等方法，檢測 DNA 轉錄或蛋白質修飾對損傷和修復的影響。
「在此基礎上又產生了一個新問題，就是不管是檢測修復，還是檢測損傷，能得到的都是一個最終狀態，而我們想知道的是蛋白和 DNA 損傷在基因組上相互作用的過程。」胡晉川表示。
因此，在他 2018 年回國後，就開始著手開發相關技術。過程中，他遇到了諸多難題，其中一個關鍵問題是新的測序方法無法利用現成的生物信息學工具來分析，需要開發配套的新工具。
在生物信息分析和大數據挖掘等方面，錢茂祥已有多年研究經歷，同時，在生物學方面，他聚焦兒童白血病並關注相關化療藥物對 DNA 造成的損傷。
由於兩人在這些方面擁有一些相同的興趣點和互補的專業知識，因此一拍即合，並開始了長期合作。
「我一直覺得做研究，不可避免地會涉及到各個方面的挑戰，而研究者們通常只對一兩個研究方向比較擅長。這時候，如果能以合作的方式，在專業範圍內找到一些共同的興趣點，並充分發揮相互之間的互補優勢，對於既快又好地做出研究來說，是非常重要的。」談到不同課題組合作開展研究的體會，錢茂祥表示，「現在很多高質量的論文，都是通過合作誕生的，我很看好這種模式。」
同時，胡晉川也表示：「如今的科研已經朝著越來越廣闊的方向發展。有時我們並不知道開展一項研究時，會將我們帶至怎樣的發展方向。當我們發現進入了一個新的研究領域，或需要一些新的工具時，可以通過自主學習去攻克，或尋求專業合作。但前者的效率往往比較低，也容易犯一些低級錯誤，因此在與合作者有共同興趣點的基礎上，通過合作實現專業技能互補的方式，非常有利於解決科學問題。」
由於 PADD-seq 方法能夠直接用於研究目標蛋白和損傷之間的相互作用機制，所以接下來他們也希望順著這個思路繼續進行研究。
「未來我們可能會考慮組合不同維度的方法去開發新的工具，進而解決以前所不能解決的問題。」錢茂祥表示。
參考資料：
1.Y., Zhu, Y., Tan, L.,Li.et al. Genome-wide mapping of protein–DNA damage interaction by PADD-seq. Nucleic Acids Research 51,6, e32（2023）. https://doi.org/10.1093/nar/gkad008