信帆生物：無(wú)需參考的甲基化分析新方法[創(chuàng)新技巧]
更新時(shí)間：2016-04-13 點(diǎn)擊次數(shù)：1391次生物通報(bào)道 分析DNA甲基化的高通量方法大多依賴參考基因組，而許多物種不一定有。zui近，奧地利的研究人員就開(kāi)發(fā)出一種方法，在沒(méi)有參考基因組的情況下分析DNA甲基化。這項(xiàng)成果于本周發(fā)表在《Cell Reports》上。
文章的*作者是奧地利科學(xué)院CeMM分子醫(yī)學(xué)研究中心的Johanna Klughammer。她及其同事將簡(jiǎn)化甲基化測(cè)序（reduced representation bisulfite sequencing，RRBS）與一種名為RefFreeDMA的應(yīng)用程序相結(jié)合。這種程序能從RRBS讀取中推斷出基因組，并發(fā)現(xiàn)樣品中差異甲基化的區(qū)域。
她們開(kāi)發(fā)的這個(gè)流程依賴于脊椎動(dòng)物中DNA甲基化的非隨機(jī)分布，大多數(shù)甲基化都位于CpG位點(diǎn)。在她們這個(gè)方法中，DNA先通過(guò)限制性內(nèi)切酶Mspl和/或Taql消化，這兩種酶分別切割C^CGG和T^CGA，并且對(duì)甲基化不敏感。之后，這些消化后的序列被用來(lái)創(chuàng)建RRBS測(cè)序文庫(kù)。
研究人員指出，他們利用九個(gè)物種（人、小鼠、大鼠、牛、狗、雞、鯉魚、鱸魚和斑馬魚），驗(yàn)證和優(yōu)化了96孔R(shí)RBS方法的基因組覆蓋度和樣品通量，將所覆蓋的CpG位點(diǎn)數(shù)量從250萬(wàn)個(gè)提高到400萬(wàn)個(gè)。
RefFreeDMA是一個(gè)基于Linux的軟件流水線，利用了RRBS讀取的特點(diǎn)，如明確的起始和中止點(diǎn)。通過(guò)匯集特定物種中所有樣品的RRBS讀取，這個(gè)應(yīng)用程序推斷出每個(gè)集群的一致序列。在胞嘧啶和胸腺嘧啶同時(shí)存在的情況下，研究人員指出，胞嘧啶被保留，因?yàn)檫@可能反映了甲基化的胞嘧啶。
一旦生成了推導(dǎo)的基因組，研究人員便利用BSMAP/RRBSMPA將讀取與一種自定義的DNA甲基化檢出腳本相比對(duì)，以評(píng)估每個(gè)CpG位點(diǎn)的甲基化部分。隨后，研究人員將差異甲基化的讀取進(jìn)行排序。那些排名靠前的讀取被導(dǎo)出為FASTA/FASTQ文件，通過(guò)已注釋的相關(guān)基因組來(lái)進(jìn)行生物學(xué)解釋。
為了驗(yàn)證這種方法，Klughammer及其同事將其應(yīng)用在三個(gè)物種（人、牛和鯉魚）的44個(gè)樣品中，并比較了無(wú)參考和有參考的分析。他們發(fā)現(xiàn)，對(duì)于兩種方法，CpG位點(diǎn)的平均DNA甲基化水平在很大程度上是相似的。同時(shí)，推導(dǎo)的基因組也大體反映了參考基因組。例如，1,522,786個(gè)推導(dǎo)基因組片段中的1,254,324個(gè)可比對(duì)到人類基因組。
“我們對(duì)代表性染色體的比對(duì)位置進(jìn)行作圖時(shí)，發(fā)現(xiàn)這兩種方法有著很好的一致性，而對(duì)于所有樣品和所有物種，這兩種方法所獲得的DNA甲基化值也高度一致，”Klughammer及其同事在文中寫道。
研究人員指出，這種方法不僅能夠應(yīng)用于野生種群，也能夠應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖的樣品。
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