不要只專註於 ATGC,甲基化修飾為你開闢研究新思路
提及遺傳,我們都習慣於理解為基因組的編碼信息存在於 ATGC 這四種鹼基的排列順序中。然而,諸如胞嘧啶的甲基化修飾及其分布、組蛋白的乙醯化等,同樣影響著表型。這就構成了表觀遺傳學 (epigenetics) 的主要研究內容。
對於表觀遺傳學,比較統一的認識是,在細胞核 DNA 序列不改變的情況下,基因功能的可逆可遺傳的改變。也就是說,不改變基因組序列,通過 DNA 和組蛋白的修飾等來調控基因表達。
而 DNA 甲基化 (DNA methylation) 在表觀遺傳學的研究中最為常見。DNA 甲基化是重要的表觀遺傳學標記信息,對生命活動非常重要,是基因調控的手段之一。DNA 甲基化在維持細胞正常功能、傳遞基因組印記、胚胎髮育、腫瘤發生等方面都起著至關重要的作用。
[可逆的 DNA 甲基化過程]
RNA 甲基化(m6A)是目前甲基化研究的新熱點,m6A 甲基化是真核生物中最常見的一種轉錄組後修飾。已有研究表明,m6A 與 mRNA 剪切、生物鐘調節、mRNA 穩定性等功能有關。
[可逆的 RNA 甲基化過程]
隨著甲基化研究的不斷深入,其檢測方法也層出不窮。高通量測序的不斷發展,更是大大提高了甲基化檢測的解析度、靈敏度、動態範圍,獲取更全面的甲基化信息。
甲基化研究手段特點
全基因組甲基化測序(WGBS)能繪製全基因組 DNA 甲基化圖譜,檢測到甲基化密度低的區域,檢測精度高。
MeDIP-seq,是通過使用 5』-甲基胞嘧啶抗體富集高甲基化的 DNA 片段再測序的方法。價格相對低,適用廣泛。
MBD-seq,利用 MBD 蛋白富集高甲基化 DNA 序列區域,對富集到的 DNA 片段進行測序,從而檢測全基因組範圍內的甲基化位點。多適用於哺乳動物,實驗相對穩定。
人 DNA 甲基化晶元,Illumina 850K 晶元,可檢測 853,307 個 CpG 位點,保持了 450K 晶元 CpG 島和啟動子區覆蓋,並加強了增強子區及編碼區的探針覆蓋。價格便宜,準確度高,可重複性好。
RRBS,是通過酶切富集啟動子及 CpG 島區域後進行 BS 測序,具備單鹼基解析度,經濟實用,更適用於人和小鼠。
MeRIP-seq,則是藉助二代測序技術通量高、快速高效的特點,將免疫沉澱方法與高通量測序技術結合,快速高效的檢測基因組 m6A 甲基化的研究方法。
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