㈠ 基因甲基化检测、甲基化PCR 的原理是什么
一种全新的DNA甲基化研究方法——Pyrosequencing技术
DNA甲基化是一种表观遗传修饰,它是由DNA甲基转移酶(DNA methyl-transferase, Dnmt)催化S-腺苷甲硫氨酸作为甲基供体,将胞嘧啶转变为5-甲基胞嘧啶(mC)的一种反应,在真核生物DNA中,5-甲基胞嘧啶是唯一存在的化学性修饰碱基。CG二核苷酸是最主要的甲基化位点,它在基因组中呈不均匀分布,存在高甲基化、低甲基化和非甲基化的区域,在哺乳动物中mC约占C总量的2-7%。一般说来,DNA的甲基化会抑制基因的表达。DNA的甲基化对维持染色体的结构、X染色体的失活、基因印记和肿瘤的发生发展都起重要的作用。
CpG双核苷酸在人类基因组中的分布很不均一,而在基因组的某些区段,CpG保持或高于正常概率,这些区段被称作CpG岛。CpG岛主要位于基因的启动子和第一外显子区域,约有60%以上基因的启动子含有CpG岛。 CpG甲基化的研究在肿瘤的研究中有着非常主要的地位。通过基因启动子区及附近区域CpG岛胞嘧啶的甲基化可以在转录水平调节基因的表达,从而引起相应基因沉默,去甲基化又可恢复其表达。DNA甲基化在生理情况下就参与了控制基因的时空表达,在肿瘤发生时,肿瘤细胞全基因组低甲基化是一个重要特征。肿瘤细胞基因组甲基化的程度与正常细胞相比仅为20-60% , 同时伴有局部区域基因的高甲基化,包括肿瘤抑制基因、抑制肿瘤转移和浸润的基因、细胞周期调节基因、DNA修复基因、血管形成抑制基因等。但是目前研究手段的局限,限制了DNA甲基化的广泛研究。
近年来,研究者不断探索定性及定量检测单个或多个甲基化位点的方法,但由于甲基化多态性区域存在的密度很高,所以对于延伸反应其引物的位置很难设计。Pyrosequencing技术作为一种新的序列分析技术,能够快速地检测甲基化的频率,对样品中的甲基化位点进行定性及定量检测,为甲基化研究提供了新的途径。
从原理上来看,Pyrosequencing是一种通过合成方法进行序列分析的方法,它通过核苷酸和模板结合后释放的焦磷酸引发酶级联反应,促使荧光素发光并进行检测。这项技术曾经被用作单核苷酸多态性(SNP)的基因型和单倍型的检测,以及细菌和病毒的鉴定和分型研究。这项技术的一个主要特点是在Pyrogarm™软件上显示的峰值高度来自于序列分析的原始数据,通过峰值的高度可以精确的检测混合DNA模板中等位基因的频率。
目前甲基化研究方面,很多甲基化定量分析的报道采用亚硫酸氢盐处理甲基化样本,并用混合的PCR产物
作为校正。其主要原理是:亚硫酸氢盐可以将没有甲基化的胞嘧啶转化为尿嘧啶,而在适当的实验条件下甲基化的胞嘧啶保持不变。因而,用它处理样本后,再进行PCR扩增,甲基化的位点可以被当作一个C/T的SNP来处理,它的基因频率为0-100%。在此,我们给大家介绍一个研究人员使用Pyrosequencing技术分析并精确定量DNA甲基化水平的例子。
研究者在一个Pyrosequencing反应中同时检测了6个甲基化位点。这种方法同样可以用于石蜡包埋的组织,并且具有较高的重复性和精确性。实验选择谷胱甘肽-S-转移酶π(GSTP1)转录启动位点的CpG岛进行检测。这些位点在正常前列腺组织中是非甲基化的,而在肿瘤样本中高甲基化。通过PCR扩增一个包含17个甲基化多态位点140bp的片段,并用4个测序引物研究其中15个位点(Table 1)。使用在线的SNP测序引物设计软件(Pyrosequencing AB)设计测序引物,其中一些甲基化多态性位点用最可能的碱基所代替,以减少计算的数量。再通过人工检测测序引物可能存在的错配。此外,同时在PSQ 96MA DNA分析仪上运行空白对照,扣除由测序引物、生物素标记的引物或是模板引起的背景。
PCR引物设计完全与模板相匹配,不覆盖任何甲基化多态性区域。使用10ng亚硫酸氢盐转化的DNA样本或是10 fmol纯化的PCR产物,10 pmol 正向(5’-GTGATTTAGTATTGG-3’)和反向(5’-biotin-AACTCTAAACCCCATC-3’)引物扩增GSTP1转录启动位点的基因片段,扩增片段长度为144bp。反应体系为60 mM Tris-SO4, pH 8.9, 18 mM (NH4)2SO4, 1 mM MgSO4, 200 μM dNTPs,以及3 U Platinum Taq DNA高保真聚合酶,终体积为50μL。PCR循环设置:首先在95℃下变性4分钟,然后在95℃ 30S,50℃ 45S以及72℃ 20S条件下重复50个循环,最后一步延伸步骤在72℃下4分钟,中止反应。PCR反应在Eppendorf的Mastercycler 96
哺乳动物基因组中,DNA甲基化是指CpG二核苷酸中的胞嘧啶第5位碳原子被甲基化. DNA甲基化是一种基因外修饰,不改变DNA的一级结构; 他在细胞正常发育、基因表达模式以及基因组稳定性中起着至关重要的作用. 全基因组低甲基化,维持甲基化模式酶的调节失控和正常非甲基化CpG岛的高甲基化是人类肿瘤中普遍存在的现象. DNA高甲基化是导致抑癌基因失活的又一个机制.
㈡ DNA甲基化和突变的相同点和不同点
检测对象不同:基因检测的对象是DNA序列,包括SNP、CNV、InDel、Gene fusion等;而基因甲基化检测的对象主要是基因调控序列中CpG岛上胞嘧啶C是否连接有甲基化基团。
2.检测方法不同:基因检测的方法有很多,包括测序、PCR、芯片、质谱等;基因甲基化检测的方法有鉴定全基因组甲基化与非甲基化水平的液相色谱法、甲基化特异性限制性内切酶法、基于重亚硫酸盐预处理的基因检测方法。
3. 检测目标不同:基因检测的目标主要是检测基因很可能有许多突变,每个突变的意义不一样,如EGFR有药物敏感突变,也有耐药突变,并且突变位点分散,但这是一个概率性问题,有参考意义;而基因甲基化检测的目标是基因的启动子区域,甲基化位点集中在CpG岛,便于用MSP检测多个位点。
㈢ 如何检测甲基化的程度
先用中亚硫酸盐处理,使DNA中未发生甲基化得胞嘧啶脱氨基转化为尿嘧啶而甲基化的胞嘧啶保持不变,PCR扩增得到所需片段,片段中尿嘧啶全部转化成T,然后对PCR产物测序,并与未处理的序列比较,判断CpG位点是否发生甲基化.我们研究院对甲基化检测很专业,感兴趣的话,可以看看:中关村华康基因研究院
㈣ 谁知道测DNA甲基化的方法
测定亚硫酸氢盐修饰过DNA的序列是检测胞嘧啶甲基化最直接的方法.
利用PCR反应扩增修饰过的DNA,获得目的基因双链DNA.
可以对该产物直接进行序列分析。也可以通过设计甲基化特异性引物PCR,然后检测电泳条带。
当然也可以通过很多公司,例如吉泰,订购专门测定DNA甲基化的KIT,这个是最方便的。
㈤ 简化甲基化测序和甲基化测序的区别
普通的测序不能找到甲基化位点。
这里有几种常用的找甲基化位点的测序方法:
第一种是重亚硫酸盐测序。重亚硫酸盐使DNA中未发生甲基化的胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶保持不变,行PCR扩增(引物设计时尽量避免有CpG,以免受甲基化因素的影响)所需片段,则尿嘧啶全部转化成胸腺嘧啶。最后,对PCR产物进行测序,并且与未经处理的序列比较,判断是否CpG位点发生甲基化。此方法一种可靠性及精确度很高的方法,能明确目的片段中每一个CpG位点的甲基化状态。在寻找有意义的关键性CpG位点上,有其他方法无法比拟的优点。测序法以CpG岛两侧不含CpG点的一段序列为引物配对区,所以能够同时扩增出甲基化和非甲基化靶序列。它的不足是耗费时间和耗资过多,至少要测序10个以上的克隆才能获得可靠数据,需要大量的克隆及质粒提取测序,过程较为繁琐、昂贵。
第二种甲基化DNA免疫共沉淀MeDIP-Seq(Methylated DNA Immunoprecipitation Sequencing)测序,是基于抗体富集原理进行测序的全基因组甲基化检测技术,采用甲基化DNA免疫共沉淀技术,通过5'-甲基胞嘧啶抗体特异性富集基因组上发生甲基化的DNA片段,然后通过高通量测序可以在全基因组水平上进行高精度的CpG密集的高甲基化区域研究。MeDIP-Seq(Methylated DNA Immunoprecipitation Sequencing)测序是基于抗体富集原理进行测序的全基因组甲基化检测技术,采用甲基化DNA免疫共沉淀技术,通过5'-甲基胞嘧啶抗体特异性富集基因组上发生甲基化的DNA片段,然后通过高通量测序可以在全基因组水平上进行高精度的CpG密集的高甲基化区域研究。
第三种是三代测序技术,采用pacbio测序仪的SMRT技术,采用的是对DNA聚合酶的工作状态进行实时监测的方法。DNA聚合酶催化荧光标记的核苷酸掺入到互补的核酸链中。核苷酸的掺入被检测成荧光脉冲,依据其颜色鉴定出核苷酸。当聚合酶切断连接在核苷酸末端的荧光基团时,脉冲终止。荧光脉冲的到达时间和持续时间产生了关于聚合酶动力学的信息,从而允许直接检测DNA模板链中的修饰核苷酸,包括N6-甲基腺嘌呤、5-甲基胞嘧啶和5-羟甲基胞嘧啶。
㈥ 甲基化检测的检测程序
1.甲基化特异性的PCR(Methylation-specific PCR,MSP)
用亚硫酸氢盐处理基因组DNA,所有未发生甲基化的胞嘧啶被转化为尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶不变;随后设计针对甲基化和非甲基化序列的引物进行PCR。通过电泳检测MSP扩增产物,如果用针对处理后甲基化DNA链的引物能得到扩增片段,则说明该位点存在甲基化;反之,说明被检测的位点不存在甲基化。
2.亚硫酸氢盐测序法(Bisulfite sequencing PCR,BSP)
用亚硫酸氢盐处理基因组DNA,则未发生甲基化的胞嘧啶被转化为尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶不变。随后设计BSP引物进行PCR,在扩增过程中尿嘧啶全部转化为胸腺嘧啶,最后对PCR产物进行测序就可以判断CpG位点是否发生甲基化称为BSP-直接测序方法。将PCR产物克隆至载体后进行测序,可以提高测序成功率,这种方法称为BSP-克隆测序法。
3.高分辨率熔解曲线法(High Resolution Melting,HRM)
在非CpG岛位置设计一对针对亚硫酸氢盐修饰后的DNA双链的引物,这对引物中间的片段包含感兴趣的CpG岛。若这些CpG岛发生了甲基化,用亚硫酸氢盐处理后,未甲基化的胞嘧啶经PCR扩增后转变成胸腺嘧啶,而甲基化的胞嘧啶不变,样品中的GC含量发生改变,从而导致熔解温度的变化(图1)。
㈦ 如何检测 DNA 甲基化
需要去专门的检测机构或者医院检查。
DNA甲基化(DNA methylation)为DNA化学修饰的一种形式,能够在不改变DNA序列的前提下,改变遗传表现。所谓DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下,在基因组CpG二核苷酸的胞嘧啶5号碳位共价键结合一个甲基基团。大量研究表明,DNA甲基化能引起染色质结构、DNA构象、DNA稳定性及DNA与蛋白质相互作用方式的改变,从而控制基因表达。
机制
由于Dnmtl和Dnmt3基因家族没有针对CpG二核苷酸序列的特异性,人们因此提出了DNA甲基化转移酶发现靶位点的机制。
首先,甲基化转移酶并不是同等地接近所有染色体区域。具有染色体重构和DNA螺旋酶活性的蛋白质能调节哺乳动物细胞内DNA甲基化,如SNF2家族2个成员ATRX和Lsh;其次,附件因子(蛋白质、RNA等)能召集DNA甲基化转移酶到特定基因组序列或染色体结构中,如pRB蛋白等能够与Dnmtl作用,在S期晚期将它召集到高度甲基化的异染色质区。
以上内容参考:网络-DNA甲基化
㈧ 如何进行DNA甲基化分析
基因甲基化的检测方法主要有以下几种:
甲基化特异性的PCR(Methylation-specific PCR,MSP)
用亚硫酸氢盐处理基因组DNA,所有未发生甲基化的胞嘧啶被转化为尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶不变;随后设计针对甲基化和非甲基化序列的引物进行PCR。通过电泳检测MSP扩增产物,如果用针对处理后甲基化DNA链的引物能得到扩增片段,则说明该位点存在甲基化;反之,说明被检测的位点不存在甲基化。
2、亚硫酸氢盐测序法(Bisulfite sequencing PCR,BSP)
用亚硫酸氢盐处理基因组DNA,则未发生甲基化的胞嘧啶被转化为尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶不变。随后设计BSP引物进行PCR,在扩增过程中尿嘧啶全部转化为胸腺嘧啶,最后对PCR产物进行测序就可以判断CpG位点是否发生甲基化称为BSP-直接测序方法。将PCR产物克隆至载体后进行测序,可以提高测序成功率,这种方法称为BSP-克隆测序法。
3、甲基化敏感扩增多态性
(Methylation-Sensitive Amplified Polymorphism,MSAP)
MSAP是利用对DNA甲基化敏感的两种同裂酶Hpa II和Msp I来对基因组DNA进行酶切和连接。由于两种酶能够识别相同的限制性酶切位点,即CCGG位点。当DNA序列中的CCGG位点出现不同程度的甲基化状态时,会分别被这两种酶识别,以有无产物的方式体现出来。
4、焦磷酸测序(Pyrosequencing)
通过准确定量单个连续的CpG 位点上的甲基化频率,焦磷酸测序能检测并定量甲基化水平上的细微改变。在序列延伸过程中,根据C和T的掺入量来定量确定单个位点的C-T比例。因此,不同位点的甲基化变异就能被准确检测。由于焦磷酸测序提供了真实的序列数据,甲基化状态也就以序列形式呈现。
㈨ DNA甲基化的最主流研究方法是什么
甲基化特异性PCR(MSP),或甲基化组测序。适用对象不一样,前者针对特定基因的甲基化水平,后者针对全基因。