甲基化与多组学研究专题01甲基化与850K芯片

®DNA甲基化与850K芯片解螺旋|

知识金牌知识金牌01020304基本概念与概述检测技术与特点850K芯片与数据分析促销活动简介CONTENTS课程目录解螺旋|陪伴医生科研成长表观遗传学（Epigenetics）

知

识

金牌解螺旋|陪伴医生科研成长表观遗传学（epigenetics）:研究基因组DNA序列未改变的情况下，基因功能的可逆的、可遗传的改变的学科。表观遗传调控机制是生命过程中普遍存在的一种调控方式，在干细胞维持和自

我更新与分化，个体的衰老和发育异常及疾病（如肿瘤、糖尿病、精神病及神经系统疾病等复杂疾病）的发生发展中起着决定性的作用。表观遗传学研究已越来越得到业界的广泛认同，成为当今生命科学的一个重要的前沿和热点领域。表观遗传学范畴：DNA的甲基化修饰，组蛋白修饰，miRNA调控，染色质重塑，基因组印迹，……知识金牌甲基化基本原理解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌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|陪伴医生科研成长知识金牌甲基化状态的遗传和保持DNA复制后，新合成链在DNMT1的作用下，以旧链为模板进行甲基化（约95%）。

甲基化并非基因沉默的原因而是基因沉默的结果，其以某种机制识别沉默基因，然后进行甲基化；DNA全新甲基化。引发因素可能包括：

DNA本身的序列、成分和次级结果；RNA根据序列同源性可能靶定的区域；特定染色质蛋白、组蛋白修饰或相当有序的染色质结构解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌DNA甲基化转移酶蛋白生物主要特性DNMT1小鼠CpG维持MET1（RTS2）拟南芥CpG维持DIM-2脉孢菌CpN重新CMT3拟南芥CpNpG维持DNMT3a小鼠CpG维持、CpG重新DNMT3b小鼠CpG维持、CpG重新DRM2拟南芥CpN重新DNMT2动物未知RID脉孢菌RIP必需DNMT3L小鼠DNMT3辅助因子解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌DNA去甲基化DNA去甲基化主要有两种方式：主动去甲基化和被动去甲基化：主动去甲基化：在DNA去甲基化酶的催化下，5mC的甲基基团与胞嘧啶的C-C键断裂，从而使甲基化去除；被动去甲基化：若DNA甲基化转移酶或其相关因子异常导致DNA甲基化不能发生，则随着DNA的复制，DNA甲基化逐渐被稀释。解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌DNA去甲基化TET(ten-eleventranslocation)蛋白属于酮戊二酸和Fe2+依赖的双加氧酶,能够产生催化氧化作用。在TET蛋白家族的催化氧化作用下5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine,5mC)可转化为5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine,5hmC),并可进一步转化为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、胚胎发育和基因重新编码等过程都存在重要作用,其中TET蛋白参与DNA胞嘧啶的去甲基化过程的作用机制一直是研究热点,另外,有研究发现TET与肿瘤的发生也存在联系,可能成为新的肿瘤分子标志。解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌生命的复杂性解螺旋|陪伴医生科研成长解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌复杂的表达调控1

9

FE

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2

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5

|VOL

5

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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知识金牌动态的甲基化修饰解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌双胞胎的DNA的甲基化修饰差异解螺旋|陪伴医生科研成长解

螺

旋

| 陪

伴

医

生

科

研

成

长知识金牌高通量全基因组DNA甲基化研究技术ChIP

on

chipChIP

-

seq知识金牌基因芯片的种类及应用基因组层次转录组层次表观遗传学层析SNP芯片比较基因组杂交芯片表达谱芯片miRNA芯片ChIP-ChipDNA甲基化芯片用于研究各种生物DNA序列的差异和单核苷酸多态性。用于研究基因拷贝数目的变化，从而明确疾病相关遗传基因。用以大规模分析一定的生物对象在特定的生物过程中基因表达变化的全面信息。用以研究

miRNA在不同组织中的表达情况。用于研究蛋白质与DNA在染色质环境下的相互作用。在全基因组水平下研究DNA甲基化分布。基因芯片能用于从基因组、转录组到表观遗传学层次的各项研究解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌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|陪伴医生科研成长知识金牌Illumina的Infinium微珠芯片设计解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌Illumina的Infinium微珠芯片设计解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌Illumina的Infinium微珠芯片数据生成解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌Infinium检测原理不需要甲基化DNA富集的过程，依靠独特的探针设计直接检测甲基化位点。对于每个甲基化位点，都对应设计有两种探针：M型磁珠，U型磁珠。M型磁珠尾部为G，用来检测甲基化位点；

U型磁珠尾部为A，用来检测未甲基化位点。如果甲基化了，那么M型磁珠发荧光；如果没有甲基化，那么U型磁珠发荧光。Infinium

DNA甲基化芯片的检测原理解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌850K芯片技术介绍在数据上既包含了原450K芯片91%的位点，以充分利用原有450K珍贵数据，又增加了413,745个位点（总共

853,307个CpG位点）。850K芯片全面覆盖基因启动子区、基因编码区、CpG岛以及ENCODE及FANTOM5计划中发现的增强子区解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌高度的稳定性以及FFPE样本的通用性解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌850K芯片与其他测序技术对比解螺旋|陪伴医生科研成长技术参数850K芯片WGBSSureSelectMethylSeq(Agilent)SeqCap

EpiCpGiant(Nimblegen)RRBS检测物种人不受限人，大小鼠不受限不受限检测原理重亚硫酸盐转化重亚硫酸盐转化重亚硫酸盐转化重亚硫酸盐转化MspI酶起始量250

ng2

ug3

μg1

μg100

ng~2

μg分辨率单碱基单碱基单碱基单碱基单碱基位点覆盖86万个特定位点全基因组84M特定区域80.5

Mb特定区域酶切位点附近区域是否适用于FFPE适用不适用不适用不适用适用技术重复R2

>

0.98低低低低实验周期20工作日30工作日30工作日30工作日30工作日实验费用3.5K12K5K较高3.5K覆盖区域全面覆盖CpG岛、启动子等，此外还包括CpG岛外的CpG位点，已知

DMR位点最全面的，甲基化和非甲基化CpG岛，shores、启动子,已知DMRsCpG岛，shores、启动子,已知

DMRsCpG岛，启动子知识金牌甲基化数据基础分析解螺旋|陪伴医生科研成长知识金牌甲基化芯片数据基础分析transcription

start

site(TSS)上下游甲基化分布解

螺

旋

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医

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科