量化不同表观遗传标记的新一代测序方法

【字体: 时间:2022年07月05日 来源:Genome Biology

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  研究人员报告了一种基于化学的测序方法的发展,以同时量化不同的表观遗传标记。他们的方法被称为NT-seq,即亚硝酸盐处理后的新一代测序,是一种检测全基因组多种DNA甲基化类型的测序方法。

细胞控制其基因活动的一种方法是在DNA中添加微小的化学修饰,从而决定哪些基因被激活或关闭。甲基就是其中一种化学修饰或标记。研究人员发现,在细菌中,DNA甲基化在调节毒力、繁殖和基因表达方面起着重要作用。在包括人类在内的其他生物体中,DNA甲基化在调节组织特异性基因表达方面至关重要,它决定了细胞的性质,例如,它是皮肤细胞还是脑细胞。

“DNA甲基化研究是表观遗传学领域的一部分。贝勒医学院分子与人类遗传学助理教授、通讯作者Tao Wu博士说:“这很重要,因为它有助于我们理解为什么一种特定类型的细菌会导致比另一种更严重的疾病,或者正常细胞是如何发生变化并导致癌症等疾病的。”Wu实验室是一个癌症表观遗传学实验室。其长期目标是通过更好地理解表观遗传学在这种疾病中的作用来克服癌症治疗耐药性。

在细菌中,有三种不同形式的DNA甲基化。最常见的是标记DNA碱基或构建块腺嘌呤(N6-甲基腺嘌呤或6mA)。另外两种标记DNA碱基胞嘧啶(N4-甲基胞嘧啶或4mC和5-甲基胞嘧啶或5mC)。Wu解释说,尽管有很多方法来研究DNA甲基化,但少数方法可以同时有效地绘制这三种类型。

“人们认为,除细菌外,包括哺乳动物在内的生物体大多只使用甲基胞嘧啶标签(即5mC)来调节基因活性。但在2016年,当我还在耶鲁大学时,我们在《Nature》杂志上报道了发现,DNA 6mA也存在于哺乳动物中,”Wu说。“这一发现为癌症表观遗传学的研究打开了一系列全新的可能性。”

传统的5mC研究方法不能捕获哺乳动物组织中的腺嘌呤甲基化。“这促使我们开发一种新的方法,不仅可以分析6mA,还可以分析4mC和5mC,”Wu说。

在目前发表在《Genome Biology》杂志上的研究中,Wu和他的同事报告了一种基于化学的测序方法的发展,该方法可以同时量化不同的表观遗传标记。他们的方法被称为NT-seq,即亚硝酸盐处理后的新一代测序,是一种检测全基因组多种DNA甲基化类型的测序方法。该方法还可以放大有限的临床样本,这是其他方法无法做到的。

Wu说:“我们证明NT-seq可以在细菌和非细菌细胞(包括哺乳动物细胞)中检测6mA、4mC和5mC。与其他方法相比,NT-seq具有高效、经济、快速和高分辨率。它的一些限制是特定于某些基因组的特定组成的。我们在论文中对如何弥补这一限制提出了建议。”

“我们对NT-seq感到兴奋,”Wu说。“它可以发现新的DNA甲基化模式或图案,验证用其他方法获得的结果,为开发用于甲基化分析的机器学习工具生成数据集,并为进一步开展非细菌生物体基因组DNA 6mA的表观遗传学研究铺平道路,包括癌症的表观遗传学研究。”

NT-seq: a chemical-based sequencing method for genomic methylome profiling



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