甲基化测序技术及其在老年疾病和衰老模型中的应用

一、甲基化测序技术

  1、12中DNA甲基化测序技术

    1)什么是DNA的甲基化呢?

      DNA甲基化是指针对DNA序列上的CpG岛,由甲基化转移酶将S腺苷甲硫氨酸的甲基转移给胞嘧啶。其中,5’甲基胞嘧啶(5mC) 的甲基化是一个非常重要的表观遗传学修饰事件,该事件能够调控基因活性,并影响着如细胞分化、转录调控和染色质重塑等生物学过程。

    2)什么是DNA甲基化测序?

      随着下一代测序技术(NGS)技术的发展,使我们能够从全基因组水平来分析5’甲基胞嘧啶及组蛋白修饰等事件,由此能够发现很多传统的基因组学研究所不能发现的东西。

    3)DNA甲基化测序方法按原理可以分成三大类:

      (a)重亚硫酸盐测序;

      (b)基于限制性内切酶的测序;

      (c)靶向富集甲基化位点测序;

      (d)采用动力学原理来直接检测甲基化的胞嘧啶测序;

    4)基于以上原理又有数种不同的测序方法,下面,介绍12种DNA甲基化测序的常用方法及参考文献:

      (a)重亚硫酸盐测序

        该方法可以从单个碱基水平分析基因组中甲基化的胞嘧啶。首先,利用重烟硫酸盐对基因组DNA进行处理,将未发生甲基化的胞嘧啶脱氨基变成尿嘧啶。而发生了甲基化的胞嘧啶未发生脱氨基,因而,可以基于此将经重亚硫酸盐处理的和未处理的测序样本进行比较来发现甲基化的位点。

        【相关文献】Shotgun bisulphite sequencing of the Arabidopsis genome reveals DNA methylation patterning Highly integrated single-base resolution maps of the epigenome in Arabidopsis

      (b)重亚硫酸盐处理后接头标记技术(PBAT)

        为了避免重亚硫酸盐处理时模板的丢失,通常会在重亚硫酸盐处理后进行接头连接和随机引物的扩增。

        【相关文献】Amplification-free whole-genome bisulfite sequencing by post-bisulfite adaptor tagging

      (c)限制性内切酶-重亚硫酸盐靶向测序(RRBS)

        该技术是指对基因组上CpG岛或CpG甲基化较密集的区域进行靶向测序。样本首先经几种限制酶进行消化处理,然后经重亚硫酸盐处理,最后再测序。这种方法可以发现单个核苷酸水平的甲基化。

        【相关文献】Reduced representation bisulfite sequencing for comparative high-resolution DNA methylation analysis

      (d)氧化-重亚硫酸盐测序(oxBS-Seq)

        5’羟甲基胞嘧啶(5’hmC)是5’甲基胞嘧啶脱甲基成胞嘧啶过程的中间产物,重亚硫酸盐测序无法对二者进行区分。通过氧化-重亚硫酸盐测序,5’甲基胞嘧啶保留,而5’羟甲基胞嘧啶(5’hmC)被氧化,进而脱氨基成尿嘧啶。通过将经过氧化处理和未处理的样本进行测序比较,即可从单个碱基水平分辨5’羟甲基胞嘧啶(5’hmC)和5’甲基胞嘧啶。

        【相关文献】Quantitative sequencing of 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine at single-base resolution

      (c)TET辅助的重亚硫酸盐测序(TAB-seq)

        TAB-seq采用葡萄糖亚胺与5’羟甲基胞嘧啶(5’hmC)作用来保护免受TET蛋白的氧化。5’甲基胞嘧啶和未甲基化的胞嘧啶被脱氨基成尿嘧啶,进而可以从单个碱基水平鉴定5’羟甲基胞嘧啶(5’hmC)。

        【相关文献】Base-resolution analysis of 5-hydroxymethylcytosine in the Mammalian genome

      (e)甲基化敏感性的限制酶测序(MRE-Seq)

        MRE-Seq将甲基化作用的敏感性和限制酶的特异性结合起来进而鉴定CpG岛的甲基化状态。

        【相关文献】Genome-scale DNA methylation analysis

      (f)HELP-Seq

        HELP-Seq采用HpaII及其甲基化不敏感的限制性内切酶MSPI处理,来对基因组内及基因组间的甲基化位点进行比较,进而实现甲基化测序。

        【相关文献】Comparative isoschizomer profiling of cytosine methylation: the HELP assay

      (g)甲基化DNA免疫共沉淀测序(MeDIP)

        MeDIP是一种采用抗体或甲基化DNA结合蛋白来捕获富集甲基化DNA的技术,这种技术可以发现基因组中高度甲基化的区域,如CpG岛,但不能进行单个碱基水平的分析。

        【相关文献】Chromosome-wide and promoter-specific analyses identify sites of differential DNA methylation in normal and transformed human cells

      (h)羟甲基化DNA免疫共沉淀测序(hMeDIP)

      (i)j甲基化DNA染色质免疫共沉淀测序(ChIP)

      (g)甲基化结合域捕获技术(MBD-CAP)

        MBD-CAP技术利用甲基化DNA能够结合蛋白MeCP2, MBD1-2 和 MBD3LI来对甲基化的DNA进行免疫沉淀。与MeDIP技术相似,该技术也是可以发现基因组中高度甲基化的区域,不能从单个碱基水平分析甲基化。

        【相关文献】High-resolution mapping of DNA hypermethylation and hypomethylation in lung cancer

      (k)基于探针的靶向富集技术

        甲基化测序靶向富集技术采用合成寡核苷酸探针来捕获CpG岛、基因启动子区域以及其他一些显著性甲基化的区域。目前,Agilent 和 Roche Nimblegen公司已有这种商品化的试剂盒。

      (l)单分子试实时(SMRT)DNA测序技术。

        Pacific Biosciences公司的这项SMRT DNA测序技术采用动力学原理来直接检测甲基化的胞嘧啶。与上述提到的其他技术不同,这种技术不需要用到限制酶或重亚硫酸盐试剂。

  2、RNA甲基化测序技术

  3、组蛋白甲基化测序技术

  4、转录因子甲基化测序技术

参考:http://www.biomart.cn/news/16/149588.htm 

 

二、甲基化测序技术与老年疾病

  1、老年糖尿病肾病患者转化生长因子β1基因表达调控区甲基化改变及机制;

    参考:http://xueshu.baidu.com/s?wd=paperuri:(74db4ea8824f36bb38fa7c2e985cbb90)&filter=sc_long_sign&sc_ks_para=q%3D%E8%80%81%E5%B9%B4%E7%B3%96%E5%B0%BF%E7%97%85%E8%82%BE%E7%97%85%E6%82%A3%E8%80%85%E8%BD%AC%E5%8C%96%E7%94%9F%E9%95%BF%E5%9B%A0%E5%AD%90%CE%B21%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E8%A1%A8%E8%BE%BE%E8%B0%83%E6%8E%A7%E5%8C%BA%E7%94%B2%E5%9F%BA%E5%8C%96%E6%94%B9%E5%8F%98%E5%8F%8A%E6%9C%BA%E5%88%B6&tn=SE_baiduxueshu_c1gjeupa&ie=utf-8&sc_us=1774453518799272595

  2、闽南地区住院患者脑白质疏松症的流行病学调查及基于DNA甲基化的静观遗传学研究

    参考:http://xueshu.baidu.com/s?wd=paperuri%3A%28fc0336c3e0cb6ca6707aa058a1de306f%29&filter=sc_long_sign&sc_ks_para=q%3D%E9%97%BD%E5%8D%97%E5%9C%B0%E5%8C%BA%E4%BD%8F%E9%99%A2%E6%82%A3%E8%80%85%E8%84%91%E7%99%BD%E8%B4%A8%E7%96%8F%E6%9D%BE%E7%97%87%E7%9A%84%E6%B5%81%E8%A1%8C%E7%97%85%E5%AD%A6%E8%B0%83%E6%9F%A5%E5%8F%8A%E5%9F%BA%E4%BA%8EDNA%E7%94%B2%E5%9F%BA%E5%8C%96%E7%9A%84%E9%9D%99%E8%A7%82%E9%81%97%E4%BC%A0%E5%AD%A6%E7%A0%94%E7%A9%B6&sc_us=4337306961110480163&tn=SE_baiduxueshu_c1gjeupa&ie=utf-8

三、甲基化测序技术与衰老

   1、甲基化与衰老研究概述

    已经建立起了通过检测细胞的DNA甲基化水平来推测机体的生理年龄及死亡率的模型,并且发现了一些组蛋白甲基化调节衰老的直接证据等。

    1)甲基化与衰老研究的进展

      (a)DNA甲基化与衰老研究的进展(亦可,参考http://www.docin.com/p-1253429367.html)

      (b) 组蛋白甲基化与衰老研究的进展

    2)引起衰老过程中甲基化水平异常变化的各种因素

      (a)衰老过程中与甲基化水平相关的各种生理变化

      (b)衰老过程中与甲基化水平相关的基因及通路

      (c)衰老过程相关甲基化水平的改变与已知衰老相关风险因子的关系

    参考:http://www.lifeomics.com/?p=35047

  2、一个衰老模型,即表观基因组的微小变化,比如DNA甲基化状态,会随着时间推移而积累,并且导致基因表达和细胞功能更广泛的变化。

    全基因组甲基化测序(WGBS),比较了一位103岁老年男性和一名新生男婴的DNA样本,从中分析了表观遗传修饰模式的差异。百岁老人的DNA甲基化区域比新生儿少50多万个位点,DNA甲基化水平降低了7%。这种甲基化水平的差异出现在基因组所有区域,包括启动子,外显子区域,内含子区域以及基因间区。这表明新生儿与百岁老人之间存在着基因表达模式的差异。此外,对26岁的青年人基因组分析表明,青年人DNA甲基化水平则介于两个极端年龄之间。

    科研人员发现遗传因素对长寿仅起了10%的作用,而环境因素则起了90%的作用。表观遗传修饰,比如胞嘧啶甲基化,正是对环境刺激做出的一种的反应。本研究是首次从单核苷酸水平对新生儿和百岁老人的全部甲基化情况进行研究,为深入了解人类衰老、长寿及其他相关的疾病(如癌症)提供了重要的思路。作为一种程序化衰老机制,DNA甲基化的积累效应或许可以成为衡量生命衰老进程的关键标记。

  参考:http://www.genomics.cn/news/show_news?nid=99104

时间: 2024-10-17 20:05:48

甲基化测序技术及其在老年疾病和衰老模型中的应用的相关文章

测序技术检测拷贝数变异在染色体疾病综合检测中的应用--转载

http://www.cogonline.com/Article/zyyd/yjsj/144070515.html Desheng Liang,* Ying Peng,* Weigang Lv,* Linbei Deng,* Yanghui Zhang,* Haoxian Li,* Pu Yang,* Jianguang Zhang,? Zhuo Song,? Genming Xu,? David S. Cram,? and Lingqian Wu* 医学遗传学国家重点实验室,*中南大学,湖南长

解读生命密码的基本手段 ——DNA测序技术的前世今生

解读生命密码的基本手段 ——DNA测序技术的前世今生 任鲁风  于军 (中国科学院基因组科学及信息重点实验室,北京基因组研究所) DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)是生命体的两种最基本组成物质,其序列的组成和变化造就了形形色色的生命世界.这两种承担了生命体遗传信息载体功能的物质,一方面在生命的不断繁衍中保持了各个物种的独特面目,另一方面又通过不断的演变改变着自身性状,同时又影响着与之相关的物种,这一规律在生命科学领域被归纳为“中心法则”.笼统而言,几乎全部的生命现象均来源于A.T.C.G

关于提高映射速度的ASMA测序技术学习随笔

  最近看了一篇关于NGS(下一代测序).ASAM的论文.名字为<AMAS: Optimizing the Partition and Filtration of Adaptive Seeds to Speed up Read Mapping>.这篇论文介绍了一种可以提高映射速度的测序技术--AMAS.总体上来说这个技术的映射速度.内存占用.稳定性都是最优的.ASAM测序方法使用的核心是与GEM(The Genome Multitool)相同的自适应种子.之后又介绍了与其他主流测序算法的对比.

二代测序技术总结

二代测序技术比较: 公司 平台名称 测序方法 检测方法 读长(bp) 优点 相对局限性 罗氏/454 基因组测序仪FLX系统 焦磷酸测序法 光学 230-400 二代测序中读长最长:比一代测序通量要大 样品制备较难:难于处理重复和同种碱基多聚区域:试剂冲洗带来错误累积:仪器昂贵: Illumina HiSeq2000(4000)/Miseq SBS 荧光/光学 2x(150-300) 很高测序通量: 仪器昂贵:用于书记胡删节和分析的费用很高 ABL/SOLiD 5500x|SOLID系统 连接测

WCF技术剖析之十一:异步操作在WCF中的应用(上篇)

原文:WCF技术剖析之十一:异步操作在WCF中的应用(上篇) 按照操作执行所需的资源类型,我们可以将操作分为CPU绑定型(CPU Bound)操作和I/O绑定型(I/O Bound)操作.对于前者,操作的执行主要利用CPU进行密集的计算,而对于后者,大部分的操作处理时间花在I/O操作处理,比如访问数据库.文件系统.网络资源等.对于I/O绑定型操作,我们可以充分利用多线程的机制,让多个操作在自己的线程并发执行,从而提高系统性能和响应能力.服务调用就是典型的I/O绑定型操作,所以多线程在服务调用中具

WCF技术剖析之十一:异步操作在WCF中的应用(下篇)

原文:WCF技术剖析之十一:异步操作在WCF中的应用(下篇) 说完了客户端的异步服务调用(参阅WCF技术剖析之十一:异步操作在WCF中的应用(上篇)),我们在来谈谈服务端如何通过异步的方式为服务提供实现.在定义服务契约的时候,相信大家已经注意到了OperationContractAttribute特性具有一个bool类型的AsynPattern.该属性可以将一个服务操作定义成异步实现模式,接下来的内容主要是着眼于介绍异步操作的定义和实现原理. 一.异步操作的定义和实现原理 实现WCF异步服务操作

《WCF技术剖析》博文系列汇总[持续更新中]

http://www.cnblogs.com/artech/archive/2009/11/21/1607686.html 近半年以来,一直忙于我的第一本WCF专著<WCF技术剖析(卷1)>的写作,一直无暇管理自己的Blog.在<WCF技术剖析(卷1)>写作期间,对WCF又有了新的感悟,为此以书名开始本人的第三个WCF系列.本系列的目的在于对<WCF技术剖析>的补充,会对书中的一些内容进行展开讲述,同时会囊括很多由于篇幅的原因忍痛割弃的内容. [第1篇] 通过一个ASP

电力需求侧管理及智能电力监控技术在纺织行业错峰限电中的应用

一.行业用户用电特性分析 纺织行业按国民生产行业可细分为棉.化纤纺织及印染精加工,毛纺织和染整精加工,麻纺织,丝绢纺织及精加工,纺织制成品制造,针织品.编织品及其制品制造. 纺织行业一般容量较大,大都采用高压供电,设置专用变(配)电所.该行业用户基本为全天候24小时连续生产,用电负荷比较平均,生产用负荷占总负荷的95%左右,办公用电(含生活照明)等负荷占总负荷的5%左右. 纺纱主要生产工艺流程:清棉工序(开棉-清棉-混棉-成卷).梳棉工序(分梳-除杂-混合-成条).条卷工序(并合和牵伸-成卷).

虚拟化技术学习(一)在VMware虚拟机中安装KVM

最近一直研究虚拟化技术,以前对VMware虚拟机有一定的了解,最近突发奇想,能不能在VMware虚拟机中再装一个虚拟机呢? 那么问题就来了,首先,你需要一台电脑,vmware软件,(本人的电脑配置渣渣,内存有点吃不消了),这样我们就可以开始了,先在vmware中装一个ubuntu系统,(最好是64位的),装好系统之后我们就可以在ubuntu系统中装kvm虚拟机了. 第一步:查看我们的硬件是否支持虚拟化: 输入命令: egrep '(vmx|svm)' /proc/cpuinfo 如果支持应该会显