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DNA甲基化测序
DNA甲基化测序

一、产品概述


DNA甲基化是最早被发现、也是研究最深入的表观遗传调控机制之一。DNA甲基化(DNA methylation)为DNA化学修饰的一种形式,能够在不改变DNA序列的前提下,改变遗传表现。所谓DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下,在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5号碳位共价键结合一个甲基基团。大量研究表明,DNA甲基化能引起染结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变,从而控制基因表达。


1. 全基因组甲基化测序(Whole Genome Bisulfite Sequencing, WGBS)是结合重亚硫酸盐 Bisulfite 处理和高通量测序,对有参考基因组进行全基因组的单碱基分辨率的甲基化检测“金标准”方案。 WGBS 满足全基因组 DNA 甲基化图谱及疾病关联分析、基因调控分析、疾病的甲基化标志物筛选等探索性课题的研究。


2. 强化版简化基因组甲基化测序(Improved Reduced Representation Bisulfite Sequencing)是通过 MSPI 酶切富集基因组 DNA 上 CCGG 位点的片段,经Bisulfite 处理和高通量测序,进行全基因组范围、单碱基分辨率的甲基化测序,广泛用临床及哺乳动物全基因组范围甲基化研究,人样本可以检测高达 8M 以上有效 CpG 位点, 覆盖>90%的 CpG 岛, >85%的启动子。


3. 除了全基因组甲基化测序等研究手段,对于目标基因/位点检测或者转化医学应用研究来说,需要灵活的靶向甲基化测序方案。 BSP (Bisulfite Sequencing PCR)结合高通量测序的Target Bisulfite Sequencing(TBS)满足几个到上百个基因/位点的验证需求, 具有高通量、低成本的优势, 广泛用于临床大样本多位点的甲基化 biomarker 筛选及高水平文章甲基化验证环节。


实验原理


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WGBS是基于重亚硫酸盐的甲基化分析方法,首先通过Bisulfite对样本DNA进行处理,将未甲基化的C碱基转化为U碱基,而甲基化的C碱基则不会改变,进行PCA扩增后U碱基会变成T,与原本甲基化的C碱基区分开,再结合高通量测序技术,可绘制单碱基分辨率的全基因组DNA甲基化图谱。RRBS是利用限制性内切酶对基因组进行酶切,经Bisulfite处理,对基因组CpG区域进行测序的技术。


三、应用方向


  1. 临床大样本甲基化 Biomarker 筛选


  2. 模式生物发育甲基化谱研究


  3. 疾病及肿瘤调控机制研究


  4. 遗传育种(动物)甲基化研究


  5. 无参基因组物种甲基化研究



四、应用案例


案例一

DNA methylation and copy number variation profiling of T-cell lymphoblastic leukemia and lymphoma.(Blood Cancer Jornal,2020,IF=8.023)

作者通过主成分分析(PCA),探索成人和儿童T-ALL和T-LBL患者样本以及参考样本的全基因组DNA甲基化模式(图1)。PCA没有将T-ALL和T-LBL投影为单独的集群,也没有将第一和第二主成分中的患者年龄组分别聚类(图1)。然而,非恶性参考样本(骨髓和淋巴结样本)与T-ALL和T-LBL样本分开聚集证实了正常组织和恶性组织之间存在较大的甲基化变异。该文章进一步分析了T细胞淋巴母细胞恶性肿瘤中基于DNA甲基化的异质性,并探究可用于区分两种疾病的表观遗传标记,以深入了解两种肿瘤不同临床表现背后的生物学机制,并揭示新的治疗靶点和策略。

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案例二

Epimutations in developmental genes underlie the onset of domestication in farmed European sea bass.( Mol Biol Evol,2019,IF= 14.797).

本研究通过RRBS测序,比较了早期驯化的 (N=12)与野生的(N=12) 欧洲鲈鱼在驯化过程中DNA甲基化变化,发现早期驯化的鲈鱼与野生的没有遗传差异,但在不同胚胎起源的组织中发生DNA甲基化变化。这些甲基化突变与经过25年选择性育种后的胞嘧啶至胸腺嘧啶多态性显著重叠,表观突变基因与正选择基因一致。结果表明驯化初始阶的表观变异(epimutation)是一个重要事件。

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