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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標記。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修飾過程。DNA甲基化與基因的調(diào)控表達，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。
圖1.DNA甲基化的形成（圖片來源于網(wǎng)絡）
Part Ⅱ
DNA甲基化功能
基因表達調(diào)控
生物體內(nèi)，DNA復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。
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，導致基因的沉默或過度表達。
胚胎發(fā)育調(diào)控
細胞增殖過程中，DNA甲基化可通過DNA甲基轉(zhuǎn)移酶Dnmt1傳遞給子細胞，對胚胎正常發(fā)育和等位基因的選擇表達至關重要,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。
圖2. 胚胎發(fā)育過程中的甲基化（圖片來源于網(wǎng)絡）
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測序。隨著高通量測序技術（NGS）的發(fā)展，能夠從全基因組水平進行DNA甲基化的檢測：利用重亞硫酸鹽對全基因組DNA進行處理，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。
圖3. 亞硫酸氫鹽處理DNA甲基化（圖片來源于網(wǎng)絡）
Part Ⅳ
應用領域
植物學領域
? 物種進化：《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系，從而拓展了對大豆馴化和改良的過程理解。
DNA甲基化與早篩
近年來關于癌細胞中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志物：
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后相關性。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估與真實情況相近。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
cfDNA甲基化靶向建庫
Part Ⅵ
產(chǎn)品信息
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Part Ⅶ
參考文獻
【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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