DNA甲基化的生物信息学研究进展

作为重要的表观遗传学现象之一,DNA甲基化对基因的表达发挥重要的调控功能．随着高通量检测技术的不断发展,对DNA甲基化的生物信息学研究也成为DNA甲基化研究中的一个非常活跃的热点．对生物信息学在DNA甲基化状态的预测、CpG岛不易被甲基化的机制研究、探索DNA甲基化同其他表观遗传学现象之间的关系以及DNA异常甲基化同癌症的发生和发展之间的关系等方面的研究进展进行综述．     

亚硫酸氢钠测序法检测水稻FIE基因CpG岛甲基化状态

建立了适用于水稻基因组特定基因甲基化检测的亚硫酸氢钠测序法,并利用此方法对FIE2A基因CpG岛部分片段的甲基化差异进行了研究。采用CTAB法提取水稻叶片和胚乳细胞的基因组DNA,经亚硫酸氢钠化学修饰后,针对已修饰的FIE基因序列设计特异引物并结合巢式PCR扩增,TA载体克隆、测序,最后对测序结果进行分析。结果表明巢式PCR能够增加特异性产物的产生,FIE基因CpG岛在对称的CG和CNG位点甲基化水平较高,而在非对称CNN位点甲基化水平最低,此外在叶片中的平均甲基化水平较高。由此表明本研究建立的亚硫酸氢钠测序法适用于水稻基因组特定基因甲基化状态的检测。     

Hi-Meth：特定位点DNA甲基化高通量检测平台

胞嘧啶甲基化是DNA表观遗传修饰的主要类型之一,在维持正常细胞功能和调控基因表达中具有重要作用。重亚硫酸盐测序法(bisulfite sequencing PCR,BSP)是特异性位点DNA甲基化检测的通用方法,能明确目的片段中每一个CpG位点的甲基化状态,但此方法需要大量的单克隆测序,操作过程较繁琐、成本昂贵。因此,开发准确、高效、便捷的DNA甲基化检测技术对提升表观遗传研究效率具有重要意义。基于本课题组开发的高通量突变类型检测平台Hi-TOM (high-throughput tracking of mutations),我们进一步建立了特定位点DNA甲基化高通量检测平台Hi-Meth (high-throughput detection of DNA methylation)。DNA样品通过重亚硫酸盐处理之后,仅需一轮PCR扩增即可通过Hi-Meth平台获得特定位点DNA甲基化分析结果。利用Hi-Meth平台,对水稻不同基因启动子区域进行了DNA甲基化检测分析,并与基于BSP方法获得的结果进行了比较。结果表明,Hi-Meth策略与BSP策略检测结果基本一致。而且通过Hi-Meth平台可以更准确、便捷地获得特异性位点DNA甲基化分析结果。综上所述,Hi-Meth为特定DNA区域提供了重要的甲基化检测平台,对表观遗传研究具有重要意义。     

DNA甲基化作用与基因表达的调控

近几年来,DNA甲基化作用作为基因表达的调节者这一概念已受到重视。对原核及真核细胞的多数研究结果表明:DNA甲基化作用能引起基因表达的抑制,二者呈反关系;在细胞发育和分化过程中,DNA甲基化作用能使特定基因得到有序性表达;一些分化诱导剂能引起去甲基化作用。     

MPTP诱导的帕金森病小鼠模型黑质脑组织DNA甲基化研究

为研究DNA甲基化在帕金森病发病机制中的作用,本研究用环境毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶(MPTP)连续腹腔给药诱导小鼠帕金森病(Parkison's disease,PD)模型,应用ELISA检测小鼠黑质脑组织总体甲基化水平,应用实时荧光定量PCR方法检测DNA甲基转移酶表达水平,探讨MPTP诱导的小鼠PD模型黑质部位是否存在DNA甲基化异常.进一步应用甲基化DNA免疫共沉淀结合DNA甲基化芯片方法,构建MPTP诱导的小鼠PD模型黑质脑组织DNA甲基化谱,并寻找DNA甲基化修饰异常的PD相关基因对其进行验证.结果表明,模型组小鼠黑质脑组织DNA总体甲基化水平较对照组显著降低,Dnmt1的表达水平显著增高.利用DNA甲基化芯片在全基因组内筛选出甲基化差异修饰位点共48个,涉及44个基因,这些甲基化差异基因参与信号转导、分子转运、转录调控、发育、细胞分化、凋亡调控、氧化应激、蛋白质降解等生物学过程.在甲基化差异修饰基因中,对Uchl1基因及Arih2基因进行了甲基化水平以及表达水平的验证.结果表明,模型组小鼠黑质脑组织Uchl1启动子区域甲基化水平较对照组增高,m RNA及蛋白质表达水平降低,Arih2启动子区域甲基化水平较对照组降低,m RNA及蛋白质表达水平增高.实验结果进一步证实,DNA甲基化修饰异常在帕金森病发病机制中有重要作用,环境因素(如MPTP)可以通过改变DNA甲基化修饰参与帕金森病的发生发展.     

乳腺癌组织CCNA1启动子区甲基化与肿瘤转移的相关性

目的：探讨CCNA1基因甲基化在乳腺癌发生发展中的作用。方法：采用Qiagen-FFPE的步骤提取95例石蜡包埋乳腺癌组织的基因组DNA,应用限制性酶切-PCR对所提DNA进行CCNA1甲基化检测。结果：乳腺癌组织中CCNA1基因启动子甲基化的阳性率为90.9%（86/95）。结论：CCNA1基因甲基化参与乳腺癌的发生,发展,有淋巴结转移多见的特征,CCNA1基因甲基化与乳腺癌转移由关。     

乳腺癌组织CCNA1 启动子区甲基化与肿瘤转移的相关性

目的:探讨CCNA1基因甲基化在乳腺癌发生发展中的作用。方法:采用Qiagen-FFPE的步骤提取95例石蜡包埋乳腺癌组织的基因组DNA,应用限制性酶切-PCR对所提DNA进行CCNA1甲基化检测。结果:乳腺癌组织中CCNA1基因启动子甲基化的阳性率为90.9%(86/95)。结论:CCNA1基因甲基化参与乳腺癌的发生,发展,有淋巴结转移多见的特征,CCNA1基因甲基化与乳腺癌转移由关。     

肿瘤细胞DNA甲基化检测技术与研究方法新进展

DNA甲基化作为一种常见的表观遗传学修饰方式,在基因表达调控中发挥着重要作用,与肿瘤的发生发展有着密切的联系。检测肿瘤相关基因的甲基化状态对开发肿瘤诊断、治疗等相关技术及研究肿瘤发生机制具有重要意义。现对肿瘤细胞DNA甲基化检测技术的优缺点及应用进行综述,以期为研究者在选择检测方法时提供参考。     

精子DNA甲基化异常与男性不育

DNA甲基化／去甲基化是表观遗传学最重要的内容并可以控制基因的表达和印迹,越来越多的研究显示DNA甲基化异常与不育男性精子发生异常、特定肿瘤的发生、神经系统疾病、Rett综合征等有关。文章通过总结近来的相关研究资料来阐述精子发生过程中的DNA甲基化状态的改变,探讨精子DNA的甲基化异常与男性不育之间的联系,旨在为男性不育的治疗提供新的临床思路。     

脑胶质瘤患者组织和血清MGMT、hMLH1和hMSH2基因启动子甲基化状态检测

目的探讨脑胶质瘤患者组织和血清中MGMT、hMLH1和hMSH2基因启动子CpG岛甲基化发生率及相关性。方法甲基化特异性PCR（MSP）检测39例脑胶质瘤组织样本及32例预处理的脑胶质瘤血清样本中MGMT、hMLH1和hMSH2基因启动子区的甲基化状态。结果脑胶质瘤组织MGMT、hMLH1和hMSH2基因启动子区甲基化发生率分别为46．2％、10．3％和20．5％,肿瘤组织中至少有一种基因甲基化的发生率为64．1％（25／39）;在脑胶质瘤患者外周循环血液中检测到了相关基因甲基化系列,并且与组织中基因甲基化发生率明显相关。结论MGMT、hMLH1和hMSH2基因启动子甲基化是脑胶质瘤发生过程中常见的分子事件,血清中相关基因DNA甲基化检测有可能为脑胶质瘤诊断和个体化化疗提供一种稳定的无创性检测指标。