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|

知識金牌知識金牌01020304基本概念與概述檢測技術(shù)與特點850K芯片與數(shù)據(jù)分析促銷活動簡介CONTENTS課程目錄解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長表觀遺傳學(xué)（Epigenetics）

知

識

金牌解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長表觀遺傳學(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)控機制是生命過程中普遍存在的一種調(diào)控方式，在干細胞維持和自

我更新與分化，個體的衰老和發(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)界的廣泛認同，成為當今生命科學(xué)的一個重要的前沿和熱點領(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，……知識金牌甲基化基本原理解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長知識金牌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)生科研成長知識金牌甲基化狀態(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，其以某種機制識別沉默基因，然后進行甲基化；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、組蛋白修飾或相當有序的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長知識金牌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)生科研成長知識金牌DNA去甲基化DNA去甲基化主要有兩種方式：主動去甲基化和被動去甲基化：主動去甲基化：在DNA去甲基化酶的催化下，5mC的甲基基團與胞嘧啶的C-C鍵斷裂，從而使甲基化去除；被動去甲基化：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)生科研成長知識金牌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制一直是研究熱點,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志。解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長知識金牌生命的復(fù)雜性解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長解

螺

旋

| 陪

伴

醫(yī)

生

科

研

成

長知識金牌復(fù)雜的表達調(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知識金牌動態(tài)的甲基化修飾解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長知識金牌雙胞胎的DNA的甲基化修飾差異解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長解

螺

旋

| 陪

伴

醫(yī)

生

科

研

成

長知識金牌高通量全基因組DNA甲基化研究技術(shù)ChIP

on

chipChIP

-

seq知識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象在特定的生物過程中基因表達變化的全面信息。用以研究

miRNA在不同組織中的表達情況。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)層次的各項研究解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長知識金牌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)生科研成長知識金牌Illumina的Infinium微珠芯片設(shè)計解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長知識金牌Illumina的Infinium微珠芯片設(shè)計解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長知識金牌Illumina的Infinium微珠芯片數(shù)據(jù)生成解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長知識金牌Infinium檢測原理不需要甲基化DNA富集的過程，依靠獨特的探針設(shè)計直接檢測甲基化位點。對于每個甲基化位點，都對應(yīng)設(shè)計有兩種探針：M型磁珠，U型磁珠。M型磁珠尾部為G，用來檢測甲基化位點；

U型磁珠尾部為A，用來檢測未甲基化位點。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甲基化芯片的檢測原理解螺旋|陪伴醫(yī)生科研成長知識金牌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，以充分利用原有450K珍貴數(shù)據(jù)，又增加了413,745個位點（總共

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

EpiCpGiant(Nimblegen)RRBS檢測物種人不受限人，大小鼠不受限不受限檢測原理重亞硫酸鹽轉(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覆蓋86萬個特定位點全基因組84M特定區(qū)域80.5

Mb特定區(qū)域酶切位點附近區(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低低低低實驗周期20工作日30工作日30工作日30工作日30工作日實驗費用3.5K12K5K較高3.5K覆蓋區(qū)域全面覆蓋CpG島、啟動子等，此外還包括CpG島外的CpG位點，已知

DMR位點最全面的，甲基化和非甲基化CpG島，shores、啟動子,已知DMRsCpG島，shores、啟動子,已知

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

start

site(TSS)上下游甲基化分布解

螺

旋

| 陪

伴

醫(yī)

生

科