DNA甲基化的研究方法

下邊介紹了一些DNA甲基化的基本常識

DNA甲基化是表觀遺傳學(Epigenetics)的重要組成部分,在維持正常細胞功能、遺傳印記、胚胎發育以及人類腫瘤發生中起著重要作用,是目前新的研究熱點之一。

DNA甲基化及CpG島

DNA 甲基化是最早發現的基因表觀修飾方式之一,可能存在于所有高等生物中。DNA 甲基化能關閉某些基因的活性,去甲基化則誘導了基因的重新活化和表達。甲基化的主要形式有5-甲基胞嘧啶,N6-甲基腺嘌呤和7-甲基鳥嘌呤。原核生物中CCA/TGG和GATC常被甲基化,而真核生物中甲基化僅發生于胞嘧啶。DNA 的甲基化是在DNA 甲基化轉移酶(DNMTs)的作用下使CpG二核苷酸5'端的胞嘧啶轉變為5'甲基胞嘧啶。這種DNA 修飾方式并沒有改變基因序列,但是它調控了基因的表達。脊椎動物基因的甲基化狀態有三種:持續的低甲基化狀態,如管家基因;去甲基化狀態,如發育階段中的一些基因;高度甲基化狀態,如女性的一條失活的X染色體。

哺乳動物中,CpG序列在基因組中出現的頻率僅有1%,遠低于基因組中的其它雙核苷酸序列。但在基因組的某些區域中,CpG序列密度很高,可以達均值的5倍以上,成為鳥嘌呤和胞嘧啶的富集區,形成所謂的CpG島。通常,CpG島大約含有500多個堿基。在哺乳動物基因組中約有4萬個CpG島,而且只有CpG島的胞嘧啶能夠被甲基化,CpG島通常位于基因的啟動子區或是第一個外顯子區。健康人中,CpG島中的CpG位點通常是處于非甲基化狀態,而在CpG島外的CpG位點則通常是甲基化的。這種甲基化的形式在細胞分裂的過程中能夠穩定的保留。當腫瘤發生時,抑癌基因CpG島以外的CpG序列非甲基化程度增加,而CpG島中的CpG則呈高度甲基化狀態,以致于染色體螺旋程度增加及抑癌基因表達的丟失。

隨著高通量測序技術(NGS)技術的發展,使我們能夠從全基因組水平來分析5’甲基胞嘧啶及組蛋白修飾等事件,由此能夠發現很多傳統的基因組學研究所不能發現的東西,這就是所謂的“DNA甲基化測序”!

DNA甲基化測序方法按原理可以分成三大類:

一、重亞硫酸鹽測序;

二、基于限制性內切酶的測序;

三、靶向富集甲基化位點測序;

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