什么是DNA甲基德赢vwin体育平台入口化?

什么是DNA甲基德赢vwin体育平台入口化-一种调控基因表达的表观遗传修饰

你知道吗，一个婴儿从看护者那里得到的拥抱的次数会影响婴儿的DNA甲基化谱，进而影响发育进程?德赢vwin体育平台入口¹事实上，DNA甲基德赢vwin体育平台入口化影响日常生活的各个方面，大多数人可能都没有想到，比如甜橙子的成熟过程。²那么，什么是DNA甲基化德赢vwin体育平台入口?

德赢vwin体育平台入口DNA甲基化是DNA分子的一种化学修饰。在大多数情况下，DNA甲基化是德赢vwin体育平台入口指一个甲基在胞嘧啶的5碳位上共价加成，形成5-甲基胞嘧啶(5mC)(图1，左边的两个结构)。DNA甲基转移酶通过这种反应来建立和维持整个基因组的DNA甲基化模式。德赢vwin体育平台入口德赢vwin体育平台入口DNA甲基化在不改变核苷酸序列的情况下调节基因表达。因此，DNA甲德赢vwin体育平台入口基化是一种表观遗传标记，其中“epi”意味着这一特征是在基因发挥作用的“顶部”，而不改变DNA序列。

德赢vwin体育平台入口DNA甲基化是研究最广泛的表观遗传标记之一。^3.在真核生物中，DNA甲基化普遍德赢vwin体育平台入口发生在CpG二核苷酸上。启动子、基因体和增强子上的DNA德赢vwin体育平台入口甲基化模式在调控基因表达中起着至关重要的作用。^{4 - 6}

常见的DNA甲基化模式德赢vwin体育平台入口

一些DNA德赢vwin体育平台入口甲基化模式已经被广泛研究，研究人员已经获得了相当数量的知识，关于它们对基因表达的调节。以下是一些DNA甲基化模式的例子。德赢vwin体育平台入口

• 启动子区域的DNA高甲基化(DNA甲基化水平大幅增加)通常与基因抑制或沉默有关。德赢vwin体育平台入口一个很好的例子是，DNA的高甲基化作用是使X染色体失活，并使重复的DNA位点沉默。⁴
• 与管家基因启动子和发育调节基因相关的CpG岛(CGIs, GpG位点频率高的区域)中的CpG位点通常对DNA甲基化具有抗性。德赢vwin体育平台入口然而，这些启动子cgi被发现在肿瘤抑制基因和DNA错配修复基因中异常高甲基化，进而抑制相关基因的激活和表达。启动子cgi中这种异常的DN德赢vwin体育平台入口A甲基化模式可能是癌症中研究最广泛的表观遗传改变。^5、6
• 已发现增强子中的CpGs含有组织或细胞类型特异性的DNA甲基化模式。德赢vwin体育平台入口这种差异甲基化区域(DMRs)可能促成了不同组织和细胞类型之间独特的基因表达。⁷

鉴于精确的基因调控对许多基本的生物过程都很重要，DNA甲基化在整个生物体的发育和稳态过程中都是必不可少的。德赢vwin体育平台入口因此，阐明不同条件下不同物种样本的DNA甲基化德赢vwin体育平台入口模式，可以进一步探索其在基因调控机制中的作用。这将进一步加深我们对DNA甲基化如何影响人类疾病和衰老以及生态系统健康的理解。德赢vwin体育平台入口那么，我们如何分析DNA甲基化呢?德赢vwin体育平台入口

如何分析DNA甲基化德赢vwin体育平台入口

DNA甲基化分析的金标准反应被称为德赢vwin体育平台入口亚硫酸氢转换．亚硫酸氢盐试剂将未甲基化的胞嘧啶残基转化为尿嘧啶(图1，第三种结构)，而甲基化的胞嘧啶残基不受影响。在PCR过程中，DNA聚合酶将尿嘧啶识别为胸腺嘧啶，随后的分析将“C”作为DNA样本中的甲基胞嘧啶，而“T”(图1，最后一个结构)作为DNA样本中的未甲基胞嘧啶。研究亚硫酸氢盐转化DNA甲基化的方法很多。德赢vwin体育平台入口由于全基因组DNA甲基化分析的需求增加，基于ngs的方法变得更加德赢vwin体育平台入口流行。

基于下一代测序(NGS)的方法．基于ngs的方法是目前最全面的DNA甲基化分析方法，是近年来兴起的一种主要的DNA甲基化分析方法。德赢vwin体育平台入口基于ngs的方法产生了覆盖整个基因组的高覆盖率结果，并且与任何物种兼容。因此，亚硫酸氢盐测序在DNA甲基化分析的研究人员中获得了巨大的人气，近年来相关出版物的数量不断增加。德赢vwin体育平台入口经过亚硫酸氢盐转换的DNA样本必须构建到包含在兼容的NGS仪器上测序适配器的文库中。甲基化胞嘧啶在NGS读数中被识别为“C”。

到目前为止，研究人员已经实施了大量的亚硫酸氢盐测序方法来揭示DNA甲基化信息，以解决各种生物问题。德赢vwin体育平台入口最广泛使用的NGS方法包括还原亚硫酸氢盐测序，全基因组亚硫酸氢盐测序,ac德赢 ．这些方法在文库制备过程中有共同的步骤，如亚硫酸氢盐转化、适配器连接和PCR扩增，但在准备输入DNA材料的工作流程开始时略有不同。

还原亚硫酸氢盐测序(RRBS)

• RRBS在进行亚硫酸氢盐测序文库制备的常见步骤之前，使用限制性内切酶消化从输入DNA中富集全基因组中富含cpg的区域。
• rrb的特性。
  
  • 与在WGBS中测序整个亚硫酸氢盐转换基因组相比，RRBS减少了所需的测序读取数，以达到类似的数据质量，并揭示了最重要调控区域的DNA甲基化信息，如启动子、CpG岛和基因体。德赢vwin体育平台入口RRBS可以覆盖≥70%的启动子、CpG岛、基因体和约35%的增强子，而WGBS通常需要大约10-20%的测序reads。
  • 与WGBS相比，RRBS在测序方面更具成本效益，是科学家在大规模研究中筛选全基因组DNA甲基化信息的理想选择。德赢vwin体育平台入口
• 近年来出现了许多RRBS的变体，图2中的一个基本RRBS工作流程示例涵盖了从输入基因组DNA制备RRBS文库的主要步骤:MspI消化、适配器连接、亚硫酸氢盐转化和用索引引物进行PCR扩增。这个特定的工具具有简单的协议，并与低至10纳克的基因组DNA兼容，使所有用户更容易获得RRBS。

全基因组亚硫酸氢盐测序(WGBS)

• WGBS有多个工作流可用。尽管细节可能彼此不同，但工作流程通常包括输入基因组DNA的可选片段、DNA的亚硫酸氢盐处理、适配器连接和用索引引物进行PCR扩增。
• WGBS的特性。
  
  • WGBS检测输入样本中所有胞嘧啶的甲基化状态，因此它为科学家提供了整个基因组DNA甲基化水平的全面概况。德赢vwin体育平台入口利用WGBS数据，科学家更有可能获得新的DNA甲基化模式的新发现。德赢vwin体育平台入口
  • 根据样本基因组的大小，WGBS可能需要几亿次测序读取，以获得精确甲基化调用的显著深度。因此，WGBS的测序成本可能非常高。
• 一个通用的WGBS工作流如图3所示。这个工具包与低至10 pg的少量gDNA输入的相容性特别突出。

针对酸性亚硫酸盐测序

• 除了前面提到的两种全基因组DNA甲基化分析方法外，靶向亚硫酸氢盐测序可以在所需位点上进行位点特异性DNA甲基化检测。德赢vwin体育平台入口
• 亚硫酸氢盐靶向测序的特点。
  
  • 最直接的方法是针对特定感兴趣的基因区域设计ngs兼容的PCR引物来生成文库。这使得只在这些选定的基因组区域研究DNA甲基化水平，因此，与全基因德赢vwin体育平台入口组策略相比，减少了每个样本的测序成本。
  • 靶向亚硫酸氢盐测序是验证其他全基因组方法生成的数据以及在大样本队列中筛选多靶向基因区域的一个很好的选择。使用这种方法，科学家可以在同一个样本中检查1到192个区域甚至更多的区域。
• 一个通用的工作流程ac德赢 可从Zymo Research获得，如图4所示。

基于ngs的DNA甲德赢vwin体育平台入口基化研究是强有力的

基于ngs的DNA甲德赢vwin体育平台入口基化研究取得了丰硕成果。科学家们不断改进湿实验室技术以及所有亚硫酸氢盐测序方法的相关生物信息包，以扩大其应用范围。

• 研究人员已经应用WGBS来识别小鼠肝脏单细胞间甲基化的异质性。⁸平均每个大样本覆盖2160万个CpG位点，每个单细胞样本覆盖220万个CpG位点。
• 科学家们已经使用RRBS来绘制鸡、负鼠和鸭嘴兽样本的DNA甲基化。德赢vwin体育平台入口⁹他们的数据首次证明了有袋类哺乳动物的X染色体失活与DNA甲基化有关。德赢vwin体育平台入口
• RRBS还被用于发现巴雷特食管的DNA甲基化生物标志物。德赢vwin体育平台入口该综合征是食管癌发生的重要危险因素。¹⁰一旦他们从46个活检样本的RRBS数据中确定了一个CpG补丁作为生物标志物，研究人员就依赖于靶向亚硫酸氢盐测序来验证和扩展新鲜和存档的临床样本中登记的CpG位点。

方法采用微阵列．在基于ngs的方法迅速崛起之前，传统的DNA甲基化分析方法是基于微阵列的方法。德赢vwin体育平台入口许多数据集都是从这些微阵列平台生成的。简单地说，亚硫酸氢盐转换的DNA变性，以便与固定在阵列上的cpg特异性探针杂交。标记的二脱氧核苷酸在单碱基扩展过程中被合并，以提供未甲基化和甲基化信号，用于调用每个CpG上的甲基化水平。

• 基于数组的方法的局限性．尽管基于数组的方法使用起来很健壮，并且易于比较来自不同数据集的数据，但它有一些限制。最主要的限制是:
  
  • 感兴趣的基因组中CpG位点的覆盖范围很大程度上是有限的。MethylationEpic阵列仅覆盖人类基因组中约3%的CpG位点。
  • 在样本物种方面几乎没有灵活性——因为一个数组只能与一个特定的物种兼容。

因此，基于ngs的DNA甲基化方法已经超过了基德赢vwin体育平台入口于微阵列的方法，并获得了越来越多的关注和影响。基于ngs的DNA甲基化测量方法扩展了我们对DNA甲基化多方面作德赢vwin体育平台入口用的认识。随着方法的不断改进，基于ngs的DNA甲基化分析的力量无疑将被进一步利用，产生更多有价值的片段，帮助组合表观遗传学和其他德赢vwin体育平台入口领域的谜题。

下面是Zymo研究公司为DNA甲基化研究提供的产品和服务。德赢vwin体育平台入口德赢vwin体育官方网址我们有一个全面的解决方案的DNA甲基化分析，为每一个应用程序和工作流程。德赢vwin体育平台入口

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