螞蟻的生存與社交主要依賴嗅覺，嗅覺感覺神經(jīng)元（Olfactory Sensory Neuron，OSN）必須遵循“一個神經(jīng)元一種受體”的規(guī)則，這是螞蟻識別同伴、導(dǎo)航與歸巢的核心保障。這要求每個嗅覺感覺神經(jīng)元必須從數(shù)百個嗅覺受體（Olfactory receptor，Or）基因中精準(zhǔn)表達單個基因。然而螞蟻的Or基因多以串聯(lián)陣列形式存在，其數(shù)量遠(yuǎn)超果蠅，且調(diào)控機制又獨立于哺乳動物。因此如何實現(xiàn)這種高度專一的基因表達，長期以來都是困擾科研界的謎題。 紐約大學(xué)、佛羅里達大學(xué)等團隊以哈氏滑胸蟻（Harpegnathos saltator）為研究對象，首次揭示了螞蟻通過獨特的轉(zhuǎn)錄干擾機制調(diào)控Or基因選擇性表達的分子路徑，相關(guān)內(nèi)容于2025年10月發(fā)表于《Nature》，題為“Transcriptional interferences ensure one olfactory receptor per ant neuron”。研究團隊聯(lián)合多組學(xué)分析，闡明螞蟻將"有缺陷的轉(zhuǎn)錄終止"轉(zhuǎn)化為精密的調(diào)控工具，實現(xiàn)了"激活一個，沉默全部"的表達模式。
 
為破解螞蟻Or基因的表達調(diào)控機制，研究團隊?wèi)?yīng)用多組學(xué)聯(lián)合測序（Multiome Sequencing）技術(shù)，構(gòu)建了從基因轉(zhuǎn)錄到染色質(zhì)狀態(tài)的完整研究體系：通過單細(xì)胞核RNA-seq（snRNA-seq）與單細(xì)胞核ATAC-seq（snATAC-seq）明確基因表達模式與染色質(zhì)可及性；利用長讀長RNA-seq（Iso-seq）解析轉(zhuǎn)錄本結(jié)構(gòu)；借助CUT&RUN技術(shù)分析組蛋白修飾狀態(tài)。
 
為確保測序數(shù)據(jù)的有效性和針對性，文中多次使用Blue Pippin全自動DNA脈沖場電泳回收儀對測序樣本進行精準(zhǔn)的DNA片段篩選回收，具體實驗步驟：
 
1、5'-capped/5'-phosphorylated RNA 轉(zhuǎn)錄組測序文庫的片段選擇
5'轉(zhuǎn)錄組測序更側(cè)重“研究基因的結(jié)構(gòu)和調(diào)控機制”，適合探究轉(zhuǎn)錄起始、可變剪接、免疫組庫這些更細(xì)致的問題，能提供更深入的基因調(diào)控信息。在 “5' 端 RNA 測序” 實驗中，先通過 PCR 擴增獲得目標(biāo)片段，然后使用Blue Pippin 全自動DNA脈沖場電泳回收儀進行兩次DNA片段分選（DNA size selection）：

首次分選：從 PCR 擴增產(chǎn)物中進行DNA特定片段篩選：200–400 bp ，精準(zhǔn)去除過短（如引物二聚體）或過長（如非特異性擴增產(chǎn)物）的雜質(zhì)，確保文庫片段符合NGS測序平臺（NextSeq500/NovaSeq X Plus）的要求；

二次分選：對首次分選后的產(chǎn)物進行二次 PCR 擴增后，再次使用 Blue Pippin 篩選 250–450 bp 的片段，通過DNA片段大小篩選進一步優(yōu)化文庫片段長度分布，提升測序數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，避免因片段長度不均導(dǎo)致的測序偏差。   
2、CUT&RUN DNA-蛋白質(zhì)相互作用測序文庫的片段選擇
CUT&RUN（染色質(zhì)免疫沉淀靶向切割與釋放），即核酸酶靶向切割和釋放，是一種使用靶標(biāo)特異性一抗和Protein A - Protein G - 微球菌核酸酶 (pAG-MNase) 分離特異性蛋白-DNA 復(fù)合體的體內(nèi)方法，在CUT&RUN實驗中，文庫構(gòu)建完成后，使用 Blue Pippin全自動核酸切膠儀及2%預(yù)制膠試劑盒，篩選 185–600 bp DNA 片段：
 
保留與組蛋白結(jié)合的短片段染色質(zhì)（組蛋白修飾相關(guān)的 DNA 片段通常較短），去除過長的基因組 DNA 雜質(zhì)，更加精準(zhǔn)的進行靶向DNA回收/獲取，確保測序數(shù)據(jù)主要來源于目標(biāo)染色質(zhì)區(qū)域，提高后續(xù)分析（如組蛋白修飾信號富集）的特異性。
研究團隊最終揭示了螞蟻Or基因選擇性表達的獨特機制：
 
1. 轉(zhuǎn)錄通讀現(xiàn)象：單個Or基因啟動子被激活后，RNA聚合酶II因轉(zhuǎn)錄終止缺陷（而非多聚腺苷酸化缺陷），會持續(xù)轉(zhuǎn)錄下游所有基因，形成“階梯式”共轉(zhuǎn)錄模式，但轉(zhuǎn)錄水平隨距離增加逐漸降低。
 
2. 雙向轉(zhuǎn)錄干擾：下游基因的轉(zhuǎn)錄本因無5'帽結(jié)構(gòu)無法翻譯，上游基因則被激活啟動子驅(qū)動的長鏈反義轉(zhuǎn)錄本沉默，最終僅首個激活基因表達功能性蛋白。
 
3. 染色質(zhì)狀態(tài)特征：Or基因陣列整體富集抑制性組蛋白修飾H3K27me3，且無共享增強子，每個Or啟動子自身包含完整調(diào)控元件。
 
這一機制既區(qū)別于哺乳動物的“隨機選擇+負(fù)反饋”，也不同于果蠅的“轉(zhuǎn)錄因子確定性調(diào)控”，是螞蟻為適應(yīng)Or基因串聯(lián)擴張而獨立進化的解決方案。

更多資訊請訪問文獻全文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09664-x
 
廠家介紹
Sage Science 公司位于美國馬薩諸塞州，2010年成立，專注于核酸領(lǐng)域的樣品制備，2萬篇文獻中應(yīng)用，包括眾多Nature、 Science、 Cell系列的文章，是DNA片段篩選回收領(lǐng)域的行業(yè)金標(biāo)準(zhǔn)。
Blue Pippin全自動DNA脈沖場電泳回收儀：
 
* 采用雙通道電泳回收專利技術(shù)，全自動運行；
* 高精度回收、微量樣品回收、高得率回收；
* 全自動完成DNA片段分選, 軟件中自由選擇需要篩選的片段范圍；
* 免去了切膠純化的繁瑣步驟，比核酸片段篩選磁珠更加精準(zhǔn)可控；
* 用于小片段DNA篩選回收，如小RNA/small RNA文庫回收、cfDNA／ctDNA回收（循環(huán)血游離DNA／循環(huán)血腫瘤DNA）；
* 用于大片段DNA（幾kb、幾十kb甚至幾百kb）精準(zhǔn)回收，如Pacbio  HiFi文庫構(gòu)建、納米孔測序建庫、超長測序（Ultra Long Sequencing）文庫構(gòu)建等；
 
環(huán)亞生物科技（APG BIO）作為美國Sage Science公司DNA片段回收系列產(chǎn)品在中國區(qū)的獨家代理商，為國內(nèi)二代測序、三代測序用戶提供測序樣品前處理、質(zhì)控的整體解決方案：組織研磨儀、單細(xì)胞懸液制備儀、細(xì)胞破碎儀、超聲聚焦打斷儀、全自動DNA片段分選回收儀、核酸片段分析儀、脈沖場電泳儀、全自動建庫儀、熒光計、超微量分光光度計等。