江南大学生物工程学院正常人全基因组甲基化研究取得重要进展

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江南大学生物工程学院正常人全基因组甲基化研究取得重要进展

导言:

表观遗传学是一门研究基因表达调控而不改变DNA序列的科学。表观遗传修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA,在基因表达调控、细胞分化、发育和疾病发生中发挥着至关重要的作用。作为重要的表观遗传修饰,DNA甲基化是指在胞嘧啶(C)后一个鸟嘌呤(G)上添加甲基(CH3)的过程,广泛存在于动植物真菌的基因组中。既往研究发现,DNA甲基化主要存在于CpG岛,且与基因沉默相关。然而,近年来研究发现,非CpG岛区域的DNA甲基化同样具有重要的调控作用。正常人全基因组DNA甲基化图谱的绘制有助于我们更全面地理解DNA甲基化在基因调控中的作用。

一、研究背景

近年来,DNA甲基化测序技术取得了飞速发展,为绘制人类全基因组DNA甲基化图谱提供了可能。江南大学生物工程学院研究团队利用二代测序技术,对正常人外周血单个核细胞进行了全基因组DNA甲基化测序,系统地绘制了正常人全基因组DNA甲基化图谱。研究发现,正常人全基因组DNA甲基化水平约为40%,其中CpG岛区域的甲基化水平明显高于非CpG岛区域。研究还发现,在非CpG岛区域,基因启动子区域的甲基化水平明显低于基因体区域,这与既往研究报道的一致。

二、研究方法

研究团队采用基于重亚硫酸盐处理的二代测序技术对正常人外周血单个核细胞的全基因组DNA进行了甲基化测序。具体方法如下:

1. 样品采集:从健康志愿者中采集外周血。

2. DNA提取:使用商业试剂盒从外周血中提取DNA。

3. 重亚硫酸盐处理:使用重亚硫酸盐处理DNA,将未甲基化的胞嘧啶(C)转化为尿嘧啶(U),而甲基化的胞嘧啶(C)不受影响。

4. PCR扩增:使用特异性引物对重亚硫酸盐处理后的DNA进行PCR扩增。

5. 建立文库:将PCR扩增产物进行文库构建。

6. 测序:使用二代测序仪对文库进行测序。

三、研究结果

研究团队对正常人全基因组DNA甲基化数据进行了深入分析,获得了以下主要结果:

1. 甲基化水平:正常人全基因组DNA甲基化水平约为40%,其中CpG岛区域的甲基化水平明显高于非CpG岛区域。

2. 甲基化分布:在非CpG岛区域,基因启动子区域的甲基化水平明显低于基因体区域。

3. 甲基化与基因表达:研究发现,基因启动子区域甲基化水平与基因表达水平呈负相关,这表明DNA甲基化可以通过调控基因启动子活性来影响基因表达。

四、研究意义

本研究系统地绘制了正常人全基因组DNA甲基化图谱,为全面理解DNA甲基化在人类基因调控中的作用奠定了基础。研究结果表明,DNA甲基化不仅存在于CpG岛区域,而且在非CpG岛区域也具有重要的调控作用。研究还发现,DNA甲基化水平与基因表达水平呈负相关,这表明DNA甲基化可以通过调控基因启动子活性来影响基因表达。这些研究结果对于阐明DNA甲基化在人类健康和疾病中的作用具有重要的意义。

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