二代测序应用于检测GT1-7细胞中KISS1和GnRH启动子的DNA甲基化状态的研究

目的:利用二代测序技术检测GT1-7细胞中KISS1和GnRH基因启动子范围内的甲基化状态,并用金标准的亚硫酸氢盐修饰后的克隆测序作为对照,比较二代测序与金标准克隆测序在研究DNA甲基化检测中的差别。方法:提取GT1-7细胞基因组DNA并进行亚硫酸氢盐处理。进行巢式PCR,将PCR产物进行二代测序。同时采用金标准的亚硫酸氢盐修饰后克隆测序的方法作为对照,对相同批次的PCR产物进行克隆测序。结果:PCR产物二代测序结果表明KISS1和GnRH两个基因的27个CpG甲基化位点信息完整,结果准确。挑取10个克隆进行一代测序结果表明序列无丢失,KISS1和GnRH两个基因的27个CpG甲基化位点信息完整。结论:利用高通量的二代测序技术能够有效的对DNA甲基化的PCR产物进行检测,二代测序和克隆测序都是研究DNA甲基化的有效方法,但前者与克隆测序相比每一个读取序列(reads)都相当于一个单克隆,且二代测序每个区段得到成百上千个reads,因此二代测序结果更加精确。     

NEB全球首推甲基化领域的颠覆性技术革新:一种高效替代重亚硫酸盐转化的酶学转化法!

正虽然重亚硫酸盐测序是研究DNA甲基化的金标准,但这种转化方式会对DNA造成损伤,导致DNA断裂、丢失和GC偏嗜。NEBNext酶学转化法甲基化建库试剂盒(EM-seq~(TM))提供了一种酶学方法代替全基因组重亚硫酸盐处理DNA (WGBS)的方法,并结合高效流程化的建库步骤,适用于Illumina平台测序。高效的EM-Seq酶促转化可最大程度地减少对DNA的损伤,结合提供的NEBNext UltraⅡ文库制备流程,最终产生的高质量文库可以从有限的测序数据中更灵敏的检测到5-mC和5-hmC。     

NEB全球首推甲基化领域的颠覆性技术革新:一种高效替代重亚硫酸盐转化的酶学转化法!

虽然重亚硫酸盐测序是研究DNA甲基化的金标准,但这种转化方式会对DNA造成损伤,导致DNA断裂、丢失和GC偏嗜。NEBNext酶学转化法甲基化建库试剂盒(EM-seq■)提供了一种酶学方法代替全基因组重亚硫酸盐处理DNA(WGBS)的方法,并结合高效流程化的建库步骤,适用于Nlumina平台测序。     

拷贝数变异与疾病的关系及其在动物抗病育种中的应用前景

摘要: 拷贝数变异(Copy number variations, CNVs)主要指大于1 kb以上的DNA片段的缺失、插入、重复等。CNVs广泛存在于人类和其他哺乳动物的基因组中。文章主要介绍了CNVs对人类疾病的影响及其检测技术, 并对CNVs在动物抗病育种中的应用前景进行了展望。由于拷贝数变异对抗病性和易感性的影响至关重要, 因此采用生物技术手段有望将其运用于家畜标记辅助选择、QTL精细定位以及动物优良抗病品种培育当中。     

基于高通量测序技术检测全基因组DNA甲基化水平的方法

DNA甲基化的研究最近几年一直是表观遗传学研究的重点。有关DNA甲基化水平检测的方法大体上有十几种,随着第二代测序技术的发展,实现了在全基因组水平上对甲基化状态进行检测。目前,基于第二代高通量测序进行全基因组DNA甲基化水平检测的方法主要有BSP-seq(亚硫酸氢盐修饰结合直接测序法)、Me DIP-seq(甲基化DNA免疫共沉淀测序法)、MBD-seq(甲基化DNA富集结合高通量测序法)。就这3种方法在原理、流程、优缺点、优化使用及后期需要用到的部分生物信息学资源等方面的研究进展作一综述,旨在为研究者在采用高通量测序方法研究DNA甲基化模式时提供一些思路。     

癌症相关的DNA甲基化连锁区域

DNA甲基化是重要的表观遗传标记之一,在转录调控中起直接作用。DNA甲基化的异常与癌症的发生发展密切相关。高通量测序使得在单碱基分辨率下检测全基因组的DNA甲基化水平成为可能。本文基于临近CpGs位点甲基化水平的相关性挖掘DNA甲基化连锁区域。结果发现DNA甲基化连锁区域的甲基化水平和模式在癌症中存在异常,而且显著富集到分化/发育相关的生物学功能。DNA甲基化连锁区域的挖掘有助于对具有生物学功能的表观遗传标记的进一步理解,有助于对癌症诊断的表观遗传标记的挖掘。     

高通量DNA甲基化数据的处理和分析方法

DNA甲基化作为一种表观遗传学修饰,在调控基因表达、X染色体失活、印记基因等方面都发挥着重要的作用.不同的DNA甲基化的预处理方法结合二代测序产生了大量的高通量甲基化数据,这些数据的存储、处理和分析是当前亟需解决的问题.在本文中,总结了目前存在的三种高通量DNA甲基化检测技术（限制性内切酶法,亲和纯化法,重亚硫酸盐转换法）,以及针对这些技术产生的高通量数据开发的存储、处理和分析工具.另外,还注重介绍了单碱基水平的DNA甲基化检测技术,BS-Seq的测序原理、数据处理流程以及后续的分析工具.     

血浆游离DNA全基因组甲基化测序的实用稳定性评估

随着液体活检技术的发展,血浆游离DNA成为当前的研究热点之一。血浆游离DNA的全基因组甲基化测序被认为在癌症检测等医学应用拥有巨大潜力,但目前尚缺乏针对该实验流程的实用稳定性评估。文中利用两名志愿者在不同时间采样的血浆游离DNA,在不同实验平台分别进行DNA甲基化的重亚硫酸盐转化前建库(Pre-BS)、转化后建库(Post-BS)和常规DNA建库,获取多因素影响下的测序数据样本。在此基础上,建立了一套血浆游离DNA测序数据分析的质量控制参考流程,综合评估了血液采集提取、游离DNA建库测序过程的实用稳定性,为血浆游离DNA全基因组甲基化测序应用于临床液体活检提供实用性的基础参考。     

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。     

尿路致病性大肠杆菌中Ⅰ型限制-修饰系统C5423-5425的鉴定

[目的]多方面鉴定尿路致病性大肠杆菌中的Ⅰ型限制-修饰(restriction-modification,RM)系统C5423-5425,并揭示其功能与生理意义.[方法]利用Lambda Red重组系统构建CFT073 DNA甲基化转移酶基因缺失株△c5424;利用单分子实时测序分析以获得C5424甲基化修饰的位点与基...     

牛不同供体核克隆囊胚Xist基因DNA甲基化程度的比较研究

利用亚硫酸氢盐测序法分析Holstein奶牛胎儿成纤维细胞(FFB)和输卵管上皮细胞(FOV)来源的克隆囊胚Xist基因DNA甲基化状况,以体外受精囊胚(IVF)和供体细胞作对照.克隆囊胚Xist基因处于较低程度的DNA甲基化状态,其中,FFB来源的克隆囊胚Xist基因DNA甲基化程度为43%,而FOV来源的克隆囊胚仅为17%.在体外受精囊胚中,Xist基因DNA甲基化处于中等状态,为49%.然而,在体细胞中,Xist基因的甲基化程度较高,FFB为66%,FOV为63%.这些结果说明,Xist基因DNA甲基化是可以被重编程的,所检测的CpG岛可能调节Xist基因的表达.结合已发表的实验数据,在同一个体中,FFB来源的克隆囊胚发育率比FOV的低,但其克隆牛胎儿的妊娠率和产犊率比FOV的高,这暗示不同供体核克隆囊胚的重编程是有差异的,并可能影响到胚胎及个体的发育.     

斜纹夜蛾核型多角体病毒Ⅱ型DNA甲基化研究

目的:检测斜纹夜蛾核型多角体病毒Ⅱ型是否存在DNA甲基化。方法:选取SpltNPVⅡ的DNA聚合酶序列以及全序中其它三段序列,利用亚硫酸盐修饰直接测序法进行甲基化检测实验。结果:DNA聚合酶中共有246处CG,14处发生甲基化,全序中选取的三段序列只有一段发生3处甲基化。结论:实验表明,SpltNPVⅡ中存在DNA甲基化,其DNA聚合酶甲基化程度高于其它三段序列,且不同序列的甲基化程度不一样,这为以后该病毒的表观遗传学进一步研究奠定了基础。     

应用亚硫酸氢盐修饰后PCR联合TA克隆测序对E-cadherin启动子区甲基化水平的检测

E-cadherin是一种细胞粘附因子,通过增强细胞之间的粘附而起到抑制肿瘤转移的作用.Ecadherin基因启动子区的高甲基化是导致其在众多肿瘤细胞中表达下调甚至缺失的主要原因之一.本实验首先抽提SGC-7901细胞(胃腺癌细胞)、A549细胞(肺腺癌细胞)、MCF-7细胞(乳腺癌细胞)等3个肿瘤细胞株的全基因组DNA,然后对抽提的DNA进行亚硫酸氢盐修饰和纯化回收,根据修饰后的DNA序列设计引物并对其进行PCR扩增.然后将PCR扩增产物与pUC-T TA载体连接并转化入感受态大肠杆菌DH5α中进行培养,对筛选出的含有阳性重组子的菌落进行测序.测序结果显示,3个肿瘤细胞株的E-cadherin基因启动子区的CpG岛都呈现了高度的甲基化,亚硫酸氢盐的修饰效率达到了99.2%.综上研究表明,亚硫酸氢盐修饰后PCR(BSP)联合TA克隆测序可以对肿瘤细胞某基因启动子区CpG岛的甲基化水平进行精确量化,研究所使用的3个肿瘤细胞株均可作为研究肿瘤细胞E-cadherin基因甲基化的细胞模型.     

玉米MuDR转座子DNA甲基化的MSP检测

DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰,广泛存在于高等动植物中,并在维持基因组稳定性、调节基因表达等方面起着重要作用,因此建立快速有效地DNA甲基化检测技术至关重要.本文以两种不同MuDR活性的玉米转座子材料为研究对象, 探讨了甲基化特异性PCR(MSP)在检测DNA甲基化的有效性.结果表明: MSP技术可快速有效地检测MuDR转座子的末端反向重复(TIRs)序列内的CpG岛DNA甲基化的变化,灵敏度高,特异性强,可作为植物已知基因DNA甲基化检测的一种新方法.同时利用MSP研究发现,玉米MuDR转座子的活性随其TIRs序列内的CpG岛DNA甲基化的变化而改变, DNA甲基化是调控玉米MuDR转座活性的重要分子机制之一.     

甲基化特异性PCR检测FMR1 和XIST基因甲基化实验方法的建立

建立一种快速、灵敏的检测脆性X智障基因（Fragile X mental retardation, FMR1）和X染色体失活基因（X chromosome inactivation,XIST）甲基化的方法,用亚硫酸氢钠和对苯二酚对基因组DNA进行脱氨基修饰。以修饰后的DNA为模板,用两套不同的引物对：1对甲基化特异性引物和1对非甲基化特异性引物扩增FMR1基因（CGG）n重复序列区、FMR1 和XIST 基因的启动子区。PCR产物进一步克隆、测序。以亚硫酸氢钠和对苯二酚脱氨基修饰后的DNA为模板,进行PCR扩增后的产物与预期基因目的基因片段大小相符合,无非特异性扩增产物。测序结果表明,FMR1、XIST基因中的非甲基化的C碱基转变为U碱基,而CpG岛被甲基化的C碱基不改变。成功地建立了检测FMR1、XIST甲基化的方法,为实验室诊断脆性X综合征提供了新的方法。     

一种快速高效的全基因组甲基化CpG岛富集方法的建立

高甲基化的CpG岛所致基因表观遗传学转录失活已经成为肿瘤表观基因组学研究的重要内容。现在已有很多检测CpG岛甲基化的方法,但由于各自的局限,还没有建立一种能快速在全基因组水平上进行甲基化CpG岛的富集方法。本研究利用甲基化结合蛋白MBD2b具有特异性结合甲基化DNA的特性, 建立了一种基于DNA免疫共沉淀技术的全基因组甲基化CpG岛的富集方法。在大肠杆菌中表达重组的GST-MBD2b蛋白,通过Glutathione Sepharose 4B对重组蛋白进行纯化,制备成亲和层析柱,利用在不同的盐离子强度下甲基化DNA和非甲基化DNA的结合能力不同,对甲基化DNA进行富集。用甲基化酶SssI处理过的DNA片段与非甲基化DNA片段进行富集效率的检测,发现0.5M KCl的浓度是甲基化DNA片段和非甲基化DNA片段得以分开的临界条件。样品的富集效率用Real Time PCR进行检测。结果表明,这种方法能够实现对全基因组甲基化DNA的有效富集且最高的富集倍数可达到100多倍。富集到的甲基化DNA可以进行后续的定量PCR, DNA测序和全基因组芯片的分析等工作,为大规模分析全基因组CpG 岛甲基化的改变奠定了基础。     

大花蕙兰子房授粉前后基因组DNA 胞嘧啶甲基化状态的MSAP 分析

应用甲基化敏感扩增多态性(Methylation sensitive amplified polymorphism, MSAP) 技术分析了大花蕙兰( Cymbidium hybridium) 授粉前后子房DNA 甲基化状态的变化(甲基化水平和甲基化差异模式) 。采用72 对引物进行选择性扩增, 共得到5892 条带, 其中748 条带为甲基化多态性带。结果显示DNA 甲基化在大花蕙兰子房发育过程中发生频繁, 从授粉前后子房的总扩增位点甲基化水平(14%和11. 4%) 和全甲基化率(9.5%和7.8% ) 来看, 授粉后都略低于未授粉子房, 表明子房在授粉后的发育过程中在某些位点发生了去甲基化。除甲基化水平有变化外, 大花蕙兰子房授粉前后的DNA 甲基化模式也存在较大差异, 共检测到14 种带型, 分为两大类( Ⅰ 和Ⅱ 型)。其中, 授粉前后DNA 甲基化状态保持不变的位点少, 只占25.6% , 归为Ⅰ型; 大部分检测位点( 占74.4% , 归为Ⅱ型) 的DNA 甲基化模式在授粉前后存在显著差异。上述结果表明, 大花蕙兰子房发育过程中以DNA 甲基化为代表的表观遗传调控起重要作用。本研究的开展将促进对与大花蕙兰子房发育相关的甲基化差异片段及受DNA 甲基化调控的关键基因的克隆, 进而为从表观遗传学这一新角度揭示大花蕙兰子房发育的分子机制奠定基础。     

应用PCR技术对DMD患者进行缺失检测与产前基因诊断

运用聚合酶链式反应(polymerasechainreaction,PCR)技术对3个Duchenne型肌营养不良症(DMD)家系中的患者进行dystrophin基因内9个外显子缺失检测,在2个家系中检测到外显子45、48、51缺失,同时运用PCR技术扩增位于dystrophin基因内内含子短串联重复序列,对非缺失型DMD家系进行了产前诊断,胎儿为正常女性.dystrophin基因外显子缺失检测方法快速、敏感、准确,可在临床推广中应用;短串联重复序列(STR)多态性分析方法可用于DMD家系的产前基因诊断和携带者检出.     

北京油鸡MSAP毛细管电泳荧光检测技术的建立

采用毛细管电泳荧光检测技术, 对北京油鸡肌肉组织基因组进行甲基化敏感扩增片段多态性(Methylation sensitive amplified polymorphism, MSAP)检测。通过对基因组DNA用量、预扩产物稀释倍数、选择性引物浓度、Mg2+浓度、dNTPs浓度和电泳内标量等6个主要参数进行分析和优化, 建立了适合北京油鸡基因组DNA甲基化分析的MSAP毛细管电泳荧光检测技术。重复实验表明, 建立的毛细管电泳荧光标记的MSAP检测技术能够自动地、高通量地分析北京油鸡基因组的DNA甲基化状态, 也适用于其他动植物基因组的DNA甲基化研究。     

乳腺癌中beclin1基因下调机制的研究

目的探讨beclin1在乳腺癌中的可能下调机制。方法用Real-time RT-PCR检测34例乳腺癌中be-clin1 mRNA的表达;Q-PCR分析beclin1是否存在基因的缺失;亚硫酸氢钠测序法检测beclin1基因启动子区域的CpG岛甲基化。结果乳腺癌组织中beclin1的mRNA表达水平与癌旁组织比较显著下调（P=0.005）;Q-PCR发现62%的肿瘤标本中beclin1基因存在缺失;在6例乳腺癌mRNA表达下调的乳腺癌标本中发现启动子区域异常的DNA甲基化。结论beclin1基因的缺失和启动子区域的异常甲基化可能是其在肿瘤细胞中失活的两种机制。