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      一鍵收藏：讓DNA甲基化觸手可得！
       
      

      

      

      

      

      

      

      Part Ⅰ
      

      


      

      何為DNA甲基化？
      

      

      

      

      

      


      DNA甲基化（DNA methylation）是一種重要的表觀遺傳學(xué)標(biāo)記。是指在DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶（DNMT）催化下，以S-腺苷甲硫氨酸為甲基供體，將活性甲基轉(zhuǎn)移至DNA鏈中特定堿基上的化學(xué)修飾過程。DNA甲基化與基因的調(diào)控表達(dá)，染色質(zhì)結(jié)構(gòu)，基因印記，X染色體失活，衰老人類腫瘤發(fā)生中發(fā)揮重要作用。
      


      李1.jpg圖1.DNA甲基化的形成（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
      


       
      


      

      

      

      

      

      Part Ⅱ
      

      


      

      DNA甲基化功能
      


       
      

      

      

      

      

      


      

      

      

      

      基因表達(dá)調(diào)控
      

      

      

      

      


      生物體內(nèi)，DNA復(fù)制后胞嘧啶的甲基化會改變DNA的構(gòu)象，使DNA的大溝無法與DNA結(jié)合蛋白正常結(jié)合，為非編碼DNA長期沉默提供有效的抑制機(jī)制，而非甲基化的啟動子區(qū)域具有轉(zhuǎn)錄活性，可正常轉(zhuǎn)錄調(diào)控，基因正常表達(dá)。
      


      

      

      

      

      表觀遺傳調(diào)控
      

      

      

      

      


      DNA甲基化修飾會改變被修飾的DNA的空間結(jié)構(gòu)，影響了蛋白質(zhì)與DNA的相互作用，抑制了轉(zhuǎn)錄因子與啟動區(qū)DNA的結(jié)合效率，導(dǎo)致基因的沉默或過度表達(dá)。
      


      

      

      

      

      胚胎發(fā)育調(diào)控
      

      

      

      

      


      細(xì)胞增殖過程中，DNA甲基化可通過DNA甲基轉(zhuǎn)移酶Dnmt1傳遞給子細(xì)胞，對胚胎正常發(fā)育和等位基因的選擇表達(dá)至關(guān)重要,錯誤的甲基化模式的建立將引起人類的疾病，如Prader-Willi綜合征、Angelman綜合征和脆性X染色體綜合征等。
      


      李2.jpg圖2. 胚胎發(fā)育過程中的甲基化（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
      


       
      


      

      

      

      

      

      Part Ⅲ
      

      


      

      檢測方式
      

      

      

      

      

      


      DNA甲基化測序按照原理可分為三大類：亞硫酸氫鹽測序（Bisulfite sequencing，BS-seq ，methseq）；基于限制性內(nèi)切酶的測序；靶向富集甲基化位點(diǎn)測序。隨著高通量測序技術(shù)（NGS）的發(fā)展，能夠從全基因組水平進(jìn)行DNA甲基化的檢測：利用重亞硫酸鹽對全基因組DNA進(jìn)行處理，將未發(fā)生甲基化的胞嘧啶脫氨基變成尿嘧啶，而發(fā)生了甲基化的胞嘧啶未發(fā)生脫氨基，因此可以基于此將經(jīng)過重亞硫酸鹽處理和未處理的樣本測序，比較發(fā)現(xiàn)甲基化位點(diǎn)。
      


       
      


      李3.jpg圖3. 亞硫酸氫鹽處理DNA甲基化（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）
      


       
      


      

      

      

      

      

      Part Ⅳ
      

      


      

      應(yīng)用領(lǐng)域
      

      

      

      

      

      


      

      

      

      

      植物學(xué)領(lǐng)域
      

      

      

      

      


      » 物種進(jìn)化：《Genome Biology》雜志上發(fā)表 “DNA methylation footprints during soybean domestication and improvement” 對45個大豆品種進(jìn)行了全基因組甲基化測序及分析，發(fā)現(xiàn)從野生種到農(nóng)家種的馴化過程和從農(nóng)家種到栽培種的改良過程中分別鑒定到4248個和1164個DNA甲基化水平發(fā)生變化的差異甲基化區(qū)間。揭示大豆馴化過程中DNA甲基化變異與遺傳變異之間的關(guān)系，從而拓展了對大豆馴化和改良的過程理解。
      


      » 轉(zhuǎn)錄調(diào)控：《PNAS》發(fā)表題為“Global increase in DNA methylation during orange fruit development and ripening” 的研究，發(fā)現(xiàn)柑橘成熟過程中DNA甲基化明顯上升，這種變化與番茄成熟過程DNA甲基化水平下降呈相反的變化趨勢，揭示了DNA甲基化在柑橘果實(shí)成熟過程中的調(diào)控作用。
      


      » 品種選育：《BMC Plant Biology》發(fā)表的題為“Transcriptomeand DNA methylome reveal insights into yield heterosis in the curds ofbroccoli(Brassica oleracea L var. italic)”的論文，揭示了不同表達(dá)基因、DNA甲基化修飾在花球產(chǎn)量雜種性狀形成中的調(diào)控過程和可能作用。
      


       
      


      

      

      

      

      DNA甲基化與早篩
      

      

      

      

      


      近年來關(guān)于癌細(xì)胞中DNA甲基化失調(diào)的報道表明，DNA異常甲基化與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、細(xì)胞癌變有著密切的聯(lián)系，且可在癌癥患者的血漿或血清中檢測到，是癌癥早期篩查的理想標(biāo)志物：
      


      » 表觀遺傳學(xué)的改變，例如異常的DNA甲基化，通常發(fā)生在腫瘤早期，并且有組織和癌癥類型特異性[4,5,6]
      


      » DNA甲基化模式遍布整個腫瘤組織和相同的腫瘤類型，而體細(xì)胞突變通常僅限于腫瘤細(xì)胞的亞群/克隆
      


      » DNA甲基化在較大的基因組區(qū)域內(nèi)是一致的，可以使用多個CpG二核苷酸進(jìn)行檢測[6,7]。
      


      李5.jpg 
      


      2021年8月，發(fā)表于Clinical Cancer Research期刊的題為“Prognostic Significance of Blood-Based Multi-cancer Detection in Plasma Cell-Free DNA”的文章探討了血漿游離DNA（cell-free DNA，cfDNA）的甲基化信號與多種癌癥類型的癌癥預(yù)后相關(guān)性。文章指出，即使考慮到臨床階段以及診斷方式的差異，基于cfDNA的甲基化測序分析技術(shù)的泛癌種早篩可以選擇性的篩選出具有臨床意義的癌癥，且該方法對于患者生存期的預(yù)估與真實(shí)情況相近。這對于目前階段單癌種早篩面臨的過度診斷的問題具有特別意義。
      


       
      


      

      

      

      

      

      Part Ⅴ
      

      


      

      產(chǎn)品推薦
      

      

      

      

      

      


      翌圣生物長期專注于分子酶產(chǎn)品的創(chuàng)新研發(fā)，目前已推出了NGS文庫制備完整解決方案。針對千億早篩市場，成功開發(fā)了甲基化建庫試劑盒Hieff NGS® Methyl-seq DNA library Prep kit for Illumina（Cat No. 12211），本產(chǎn)品適用于各種經(jīng) Bisulfite處理的樣本，包括 gDNA、 FFPE DNA、 cell free DNA (cfDNA)、 ChIP DNA等，可以滿足 1 ng~200 ng 起始量的樣本建庫。同時也為客戶提供了一種簡便快速的建庫流程， 3小時左右完成甲基化文庫構(gòu)建。
      


      

      

      

      

      human gDNA靶向捕獲建庫
      

      

      

      

      


      

      橫表格.jpg
      
【注】樣本：human gDNA, 轉(zhuǎn)化試劑盒：EZ DNA Methylation-Gold Kit（Zymo Cat No. D5005），捕獲試劑：xGen Hybridization and Wash Kit（IDT Cat No. 1080577）, Panel：定制小Panel
      


       
      


      

      

      

      

      cfDNA甲基化靶向建庫
      

      

      

      

      


       
      


      

      表格22.jpg
      
【注】樣本：cfDNA, 轉(zhuǎn)化試劑盒：EZ DNA Methylation-Gold Kit（Zymo Cat No. D5005），捕獲試劑：xGen Hybridization and Wash Kit（IDT Cat No. 1080577）, Panel：定制小Panel。
      


       
      


      

      

      

      

      

      Part Ⅵ
      

      


      

      產(chǎn)品信息
      

      

      

      

      

      


      產(chǎn)品.jpg
      


      ▲ 點(diǎn)擊查看產(chǎn)品詳情
      


       
      


      

      

      

      

      

      Part Ⅶ
      

      


      

      參考文獻(xiàn)
      

      

      

      

      

      


      【1】Shen, Y. et al.(2018) DNA methylation footprints during soybean domestication and improvement. Genome Biol. 19(1):128.
      


      【2】Huang, H. et al.(2019) Global increase in DNA methylation during orange fruit development and ripening. Genome Biol. 116(4):1430-1436.
      


      【3】Li, H. et al. (2018) Transcriptomeand DNA methylome reveal insights into yield heterosis in the curds ofbroccoli(Brassica oleracea L var. italic). BMC Plant Biology. 18:168.
      


      【4】Kanwal, R. et al. (2015) Cancer epigenetics: an introduc-tion. Methods Mol. Biol. 1238, 3–25
      


      【5】Laird, P.W. (2003) The power and the promise of DNA methylation markers. Nat. Rev. Cancer 3, 253–266
      


      【6】Issa, J.P. (2008) Cancer prevention: epigenetics steps up to the plate. Cancer Prev. Res. 1, 219–222
      


      【7】Hao, X. et al. (2017) DNA methylation markers for diagno-sis and prognosis of common cancers. Proc. Natl. Acad.Sci. U. S. A. 114, 7414–7419
      


      【8】Chen, X,L. et al.(2021) Prognostic Significance of Blood-Based Multi-cancer Detection in Plasma Cell-Free DNA. 27(15):4221-4229.
      


       
      



      
 
      


      

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腫瘤篩查診斷之DNA甲基化檢測


      DNA甲基化研究速成指南
      


      

      

       
      

      

      

      

      


       
      

       
       
       
       
       
       
       
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