甲基化與多組學(xué)研究專題01甲基化與850K芯片

?DNA甲基化與850K芯片解螺旋|

知識(shí)金牌知識(shí)金牌01020304基本概念與概述檢測(cè)技術(shù)與特點(diǎn)850K芯片與數(shù)據(jù)分析促銷活動(dòng)簡(jiǎn)介CONTENTS課程目錄解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)表觀遺傳學(xué)（Epigenetics）

知

識(shí)

金牌解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)表觀遺傳學(xué)（epigenetics）:研究基因組DNA序列未改變的情況下，基因功能的可逆的、可遺傳的改變的學(xué)科。表觀遺傳調(diào)控機(jī)制是生命過程中普遍存在的一種調(diào)控方式，在干細(xì)胞維持和自

我更新與分化，個(gè)體的衰老和發(fā)育異常及疾?。ㄈ缒[瘤、糖尿病、精神病及神經(jīng)系統(tǒng)疾病等復(fù)雜疾?。┑陌l(fā)生發(fā)展中起著決定性的作用。表觀遺傳學(xué)研究已越來越得到業(yè)界的廣泛認(rèn)同，成為當(dāng)今生命科學(xué)的一個(gè)重要的前沿和熱點(diǎn)領(lǐng)域。表觀遺傳學(xué)范疇：DNA的甲基化修飾，組蛋白修飾，miRNA調(diào)控，染色質(zhì)重塑，基因組印跡，……知識(shí)金牌甲基化基本原理解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌CpGIslandsGardiner-Garden,

M.&Frommer,M.

(1987)200-bp

stretch

DNAG+C

content

>

50%observed

CpG/expected

CpG

>0.6Takai

D,

Jones

PA(2002)500-bp

stretch

DNAG+C

content

>=

55%observed

CpG/expected

CpG

>

0.65AGCTCACAGGGGCGGGGAAGAGTTCTAGCTCGCGACAGCCCCTGGGAGGAACCCTGCACTATTTGTGGCGTCGAGTAAAGCACCGGAAGGCTCTGCTCAGGAGCGTGAACGACACCGCCCGCTGCAAGCCTGGAAAGGAobs/exp:=observed

*

length

/

(number

of

C

*

number

of

G)=10×139/(39×47)=0.758humans:

56%

genes

associated

with

CpG

Islandsmouse:

47%

genes

associated

with

CpG

Islands解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌甲基化狀態(tài)的遺傳和保持DNA復(fù)制后，新合成鏈在DNMT1的作用下，以舊鏈為模板進(jìn)行甲基化（約95%）。

甲基化并非基因沉默的原因而是基因沉默的結(jié)果，其以某種機(jī)制識(shí)別沉默基因，然后進(jìn)行甲基化；DNA全新甲基化。引發(fā)因素可能包括：

DNA本身的序列、成分和次級(jí)結(jié)果；RNA根據(jù)序列同源性可能靶定的區(qū)域；特定染色質(zhì)蛋白、組蛋白修飾或相當(dāng)有序的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶蛋白生物主要特性DNMT1小鼠CpG維持MET1（RTS2）擬南芥CpG維持DIM-2脈孢菌CpN重新CMT3擬南芥CpNpG維持DNMT3a小鼠CpG維持、CpG重新DNMT3b小鼠CpG維持、CpG重新DRM2擬南芥CpN重新DNMT2動(dòng)物未知RID脈孢菌RIP必需DNMT3L小鼠DNMT3輔助因子解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌DNA去甲基化DNA去甲基化主要有兩種方式：主動(dòng)去甲基化和被動(dòng)去甲基化：主動(dòng)去甲基化：在DNA去甲基化酶的催化下，5mC的甲基基團(tuán)與胞嘧啶的C-C鍵斷裂，從而使甲基化去除；被動(dòng)去甲基化：若DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶或其相關(guān)因子異常導(dǎo)致DNA甲基化不能發(fā)生，則隨著DNA的復(fù)制，DNA甲基化逐漸被稀釋。解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌DNA去甲基化TET(ten-eleventranslocation)蛋白屬于酮戊二酸和Fe2+依賴的雙加氧酶,能夠產(chǎn)生催化氧化作用。在TET蛋白家族的催化氧化作用下5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)可轉(zhuǎn)化為5-羥甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hmC),并可進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為5-甲酰胞嘧啶(5-formylcytosine,5fC)和5-羧基胞嘧啶(5-carboxylcytosine,5caC)。TET蛋白在DNA胞嘧啶的去甲基化、胚胎發(fā)育和基因重新編碼等過程都存在重要作用,其中TET蛋白參與DNA胞嘧啶的去甲基化過程的作用機(jī)制一直是研究熱點(diǎn),另外,有研究發(fā)現(xiàn)TET與腫瘤的發(fā)生也存在聯(lián)系,可能成為新的腫瘤分子標(biāo)志。解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌生命的復(fù)雜性解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)解

螺

旋

| 陪

伴

醫(yī)

生

科

研

成

長(zhǎng)知識(shí)金牌復(fù)雜的表達(dá)調(diào)控1

9

FE

B

R

U

A

RY

2

0

1

5

|VOL

5

1

8

|

N

ATU

R

E|

3

1

7111

reference

human

epigenomesgeneratedby

1936

data

sets

of

ChIP,

Dnase,

bisulfiteMeDIP,

MRE

and

RNAEncyclopedia

of

DNA

Elements

(ENCODE)

project知識(shí)金牌動(dòng)態(tài)的甲基化修飾解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌雙胞胎的DNA的甲基化修飾差異解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)解

螺

旋

| 陪

伴

醫(yī)

生

科

研

成

長(zhǎng)知識(shí)金牌高通量全基因組DNA甲基化研究技術(shù)ChIP

on

chipChIP

-

seq知識(shí)金牌基因芯片的種類及應(yīng)用基因組層次轉(zhuǎn)錄組層次表觀遺傳學(xué)層析SNP芯片比較基因組雜交芯片表達(dá)譜芯片miRNA芯片ChIP-ChipDNA甲基化芯片用于研究各種生物DNA序列的差異和單核苷酸多態(tài)性。用于研究基因拷貝數(shù)目的變化，從而明確疾病相關(guān)遺傳基因。用以大規(guī)模分析一定的生物對(duì)象在特定的生物過程中基因表達(dá)變化的全面信息。用以研究

miRNA在不同組織中的表達(dá)情況。用于研究蛋白質(zhì)與DNA在染色質(zhì)環(huán)境下的相互作用。在全基因組水平下研究DNA甲基化分布?；蛐酒苡糜趶幕蚪M、轉(zhuǎn)錄組到表觀遺傳學(xué)層次的各項(xiàng)研究解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌Illumina

beads

arrayGoldenGate:

1,536

specificCpG

sites

in

371

genesInfinium

methylation27:

27,578CpG

in14,473

genesInfinium

methylation450:

485,553CpG

covering

96%

CGI解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌Illumina的Infinium微珠芯片設(shè)計(jì)解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌Illumina的Infinium微珠芯片設(shè)計(jì)解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌Illumina的Infinium微珠芯片數(shù)據(jù)生成解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌Infinium檢測(cè)原理不需要甲基化DNA富集的過程，依靠獨(dú)特的探針設(shè)計(jì)直接檢測(cè)甲基化位點(diǎn)。對(duì)于每個(gè)甲基化位點(diǎn)，都對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)有兩種探針：M型磁珠，U型磁珠。M型磁珠尾部為G，用來檢測(cè)甲基化位點(diǎn)；

U型磁珠尾部為A，用來檢測(cè)未甲基化位點(diǎn)。如果甲基化了，那么M型磁珠發(fā)熒光；如果沒有甲基化，那么U型磁珠發(fā)熒光。Infinium

DNA甲基化芯片的檢測(cè)原理解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌850K芯片技術(shù)介紹在數(shù)據(jù)上既包含了原450K芯片91%的位點(diǎn)，以充分利用原有450K珍貴數(shù)據(jù)，又增加了413,745個(gè)位點(diǎn)（總共

853,307個(gè)CpG位點(diǎn)）。850K芯片全面覆蓋基因啟動(dòng)子區(qū)、基因編碼區(qū)、CpG島以及ENCODE及FANTOM5計(jì)劃中發(fā)現(xiàn)的增強(qiáng)子區(qū)解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌高度的穩(wěn)定性以及FFPE樣本的通用性解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌850K芯片與其他測(cè)序技術(shù)對(duì)比解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)技術(shù)參數(shù)850K芯片WGBSSureSelectMethylSeq(Agilent)SeqCap

EpiCpGiant(Nimblegen)RRBS檢測(cè)物種人不受限人，大小鼠不受限不受限檢測(cè)原理重亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化重亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化重亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化重亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化MspI酶起始量250

ng2

ug3

μg1

μg100

ng~2

μg分辨率單堿基單堿基單堿基單堿基單堿基位點(diǎn)覆蓋86萬個(gè)特定位點(diǎn)全基因組84M特定區(qū)域80.5

Mb特定區(qū)域酶切位點(diǎn)附近區(qū)域是否適用于FFPE適用不適用不適用不適用適用技術(shù)重復(fù)R2

>

0.98低低低低實(shí)驗(yàn)周期20工作日30工作日30工作日30工作日30工作日實(shí)驗(yàn)費(fèi)用3.5K12K5K較高3.5K覆蓋區(qū)域全面覆蓋CpG島、啟動(dòng)子等，此外還包括CpG島外的CpG位點(diǎn)，已知

DMR位點(diǎn)最全面的，甲基化和非甲基化CpG島，shores、啟動(dòng)子,已知DMRsCpG島，shores、啟動(dòng)子,已知

DMRsCpG島，啟動(dòng)子知識(shí)金牌甲基化數(shù)據(jù)基礎(chǔ)分析解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長(zhǎng)知識(shí)金牌甲基化芯片數(shù)據(jù)基礎(chǔ)分析transcription

start

site(TSS)上下游甲基化分布解

螺

旋

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伴

醫(yī)

生

科