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专家经验谈:如何进行DNA甲基化分析

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2015年4月23日 来源:生物通

摘要:

  重亚硫酸盐测序本质上就是重亚硫酸盐转化与二代测序(NGS)的结合。这一技术是在全基因组范围内分析DNA甲基化的基础工具,也是是甲基化研究中最受欢迎的技术,哈佛医学院的张毅(Yi Zhang)教授说。

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生物通报道: 表观遗传学修饰是一种不改变DNA序列的重要调控机制,包括组蛋白和DNA修饰。近年来,表观基因组已经成为了生物医学领域中的一大热点。分析表观基因组图谱,研究者们可以鉴定潜在的功能性序列,注释“垃圾”基因组区域的功能。另外,DNA甲基化异常与癌症和其他发育疾病密切相关。

胞嘧啶残基的甲基化(5mC)是哺乳动物基因组中最常见的一种表观遗传学修饰,主要位于CpG岛。这种甲基化修饰在细胞生长、细胞分化、细胞增殖和疾病状态中起到了关键性的作用。启动子和其他调控区域的DNA甲基化与基因沉默有关,而基因体的高度甲基化往往是活跃转录的标志。

重亚硫酸盐测序本质上就是重亚硫酸盐转化与二代测序(NGS)的结合。这一技术是在全基因组范围内分析DNA甲基化的基础工具,也是是甲基化研究中最受欢迎的技术,哈佛医学院的张毅(Yi Zhang)教授说。

甲基化分析

之前有研究比较了现有甲基化分析技术的29种组合,涵盖了片段化、文库制备、处理、扩增和分析。“基本上每一种组合都是可行的,”Oklahoma大学的Willard Freeman说。

举例来说,可以在测序之前免疫沉淀甲基化片段,或者用甲基化敏感(或不敏感)的限制性酶切割DNA。如果不进行重亚硫酸盐转化,这些技术只能用来检测存在甲基化的DNA区域,不能给出确切的甲基化位点,Zymo Research公司的表观遗传学服务项目经理Keith Booher说。它们无法分辨胞嘧啶全部被甲基化的片段和胞嘧啶部分被甲基化的片段。“而重亚硫酸盐测序可以精确算出甲基化的比例。”

重亚硫酸盐处理会将所有未甲基化的胞嘧啶转化为尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶保持不变。在测序时这些尿嘧啶被读取为胸腺嘧啶,将其与参考序列进行比较,就能确定哪些核苷酸最初是胞嘧啶。(延伸阅读:Nature Methods发表单细胞重亚硫酸盐测序技术

重亚硫酸盐测序“完全转变了”DNA甲基化分析,“使这种不精确的模糊研究,达到了单核苷酸的分辨率,”加州大学的任兵(Bing Ren)教授说。

删繁就简

随着测序成本的下降,越来越多的人在使用全基因组测序。“全基因组测序得出的结果价值高信息量大,”任兵教授说。“但它的价格仍然比较昂贵。”

 

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