Science：细菌里的‘隐形基因’终于能大规模识别了！——新一代双转座子测序系统性绘制全基因组遗传互作图谱
来源：iNature 2026-01-06 14:45
使用Cre-lox系统进行dual Tn-seq随机条形码转座子位点测序，能够对肺炎链球菌130万个可能双基因缺失中的73%进行深度采样。
基因冗余使基因功能的系统表征复杂化，因为单基因缺失可能不会产生可识别的表型。
2025年9月25日，新加坡国立大学Lok-To Sham团队在Science 在线发表题为Dual transposon sequencing profiles the genetic interaction landscape in bacteria的研究论文，该研究报道了双转座子测序（dual Tn-seq），这是一个平行分析综合双突变体库适应度的平台。
使用Cre-lox系统进行dual Tn-seq随机条形码转座子位点测序，能够对肺炎链球菌130万个可能双基因缺失中的73%进行深度采样。发现的遗传相互作用跨越了广泛的生化过程，揭示了可能已经得到充分研究的途径中的新因素，例如胞苷三磷酸合成酶PyrJ。
此外，这种方法应该允许进一步研究生长条件特异性遗传相互作用。由于dual Tn-seq不需要构建大量的单一突变体，它应该很容易适应各种微生物。
下一代DNA测序（NGS）大大增加了公共数据库中的测序数据量。然而，数百万这样的序列仍然作为遗传“暗物质”存在。大约三分之一的细菌基因没有已知的功能，部分原因是基因冗余等挑战。该研究报道了双转座子测序（dual Tn-seq），这是一个高通量平台，旨在系统地挖掘遗传相互作用并帮助识别基因功能。了解这些未知基因对于制定新策略以对抗日益严重的抗菌素耐药性威胁尤为重要。
为了解决这一限制，研究人员开发了Dual Tn-seq，可以对大量双转座子突变体进行高通量适应度评估。Dual Tn-seq将随机条形码（RB） Tn-seq与cre-lox系统相结合。Cre重组酶将两个距离较远的条形码靠近在一起，允许在单个测序读取中捕获两个插入。研究人员将该系统应用于人类病原体肺炎链球菌，建立了两个条形码转座子文库，并将它们组合在一起，产生了超过10亿个双突变体。
Dual Tn-seq探测细菌中的遗传相互作用（图源自Science ）
在诱导Cre和测序后，研究人员使用概率模型将观察到的双突变频率与从单个突变频率计算出的预期水平进行比较。该筛选报告了244个高可信度的基因相互作用，范围从合成致死率到部分生长障碍。这些相互作用涉及多种生化途径，使研究人员能够定义假设基因的功能，例如替代CTP合成酶PyrJ和肽聚糖合成调节剂。
总之，Dual Tn-seq提供了一种可扩展且具有成本效益的方法来揭示细菌中的遗传相互作用。它只需要几个组成部分：一个诱导启动子，产生转座子突变体的能力，和一个功能性的cre盒。随着测序成本的持续下降，这种方法将在更广泛的生物体中变得更容易获得。此外，通过在不同条件下（如抗生素处理或各种营养和生长条件下）培养双突变文库，可以拓宽Dual Tn-seq的范围。Dual Tn-seq为探索微生物学和加速药物靶点的发现开辟了新的途径。
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt7685
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