一项将新的“大数据”信息学工具与基础生物学结合起来的合作研究揭示了一个重要的生命过程：一种关键酶如何定位在DNA上指导RNA合成的位置。这项发现有助于发现新的抗菌剂，而且为了这项研究所开发的新技术方法也对有助于阐明其他的关键细胞过程。
医院（CHOP）的生物信息小组与美国罗格斯大学的研究人员合作开展的这项研究发表在《Science》上。
医院的DeanneM.Taylor博士说：“我们开发的算法可以帮助解决很多DNA和RNA方面的生物学问题。对这些基本过程的了解可以帮助开发出抗菌疗法以应对细菌类疾病。”Taylor的研究合作伙伴有生物学家BryceNickels博士和化学家RichardEbright博士，这二位都来自罗格斯大学。
这项研究主要
特别地，研究人员在对细菌的研究中发现，在RNA聚合酶绑定DNA并且开始部分地解开DNA双螺旋结构时，它会继续解开这两条螺旋结构，将未卷绕的DNA链放入自身，直到它到达转录起始点（TSS）。研究人员将这个过程称为“DNA弯曲（DNAscrunching）”，即解开DNA并将DNA链放入RNA聚合酶。Nickels指出：“在30年前科学家们已经知转录起始点会变化，但是一直不知道它的机制。”
为了在TSS选择过程中检测DNA弯曲，研究人员们开发了新型的强有力的实验方法，称为MASTER和MASTER-XL。MASTER是“大规模系统性转录目标读取（massivelysystematictranscriptendreadout）”的简称。
MASTER-XL是将MASTER技术和在蛋白质特定位置上的交联引入的人工氨基酸相结合以实现DNA上的位置的交叉链接。通过使用高通量算法，该研究小组可以精确并快速地确定上百万不同DNA序列的交联位置，每个DNA都有不同的TSS区域。在每个DNA序列中，研究小组都识别出TSS位置以及RNA聚合酶的起始位置。
YuanchaoZhang是Taylor的实验室中的一名研究生，他和Taylor一起开发出大数据算法以分析MASTER和MASTER-XL实验中的测序数据输出。Taylor说：“我们的算法可以快速处理数百万的DNA和RNA序列读取。”
这种快速测序法，加上先进的生物化学方法，揭示了DNA弯曲在转录过程中如何实现。RNA聚合酶的首端会随着TSS位置的变化而变化，但是RNA聚合酶的尾端仍保持在相同的位置。这就会引起DNA弯曲：DNA仍然固定在RNA聚合酶的尾部，但是RNA聚合酶解开相邻的DNA并将解开的DNA拉入到自身中，直到定位了新的TSS。
Ebright说：“我们的方法的主要特征是，将蛋白质-DNA交联技术和下一代DNA测序技术相结合。这使得我们可以对上百万的不同DNA序列进行交联研究，并且只需要与过去对一个DNA序列进行交联研究的时间。这种在吞吐量上数百万级别的增长使得我们可以解决很多以前无法解决的生物问题。”
CHOP和罗格斯大学的合作人员们正在研究高等生物的转录过程，分析在TSS选择时是否发生DNA弯曲，如果发生的话，又与细菌中的过程有何不同。研究人员还希望利用MASTER和MASTER-XL技术分析其他的基础细胞过程，比如DNA复制。
本