DNA甲基化检测研究进展

DNA甲基化可以在不改变DNA碱基序列的情况下改变基因活动和功能,影响基因印迹、细胞分化、细胞增殖、染色质重塑、胚胎发育等重要生命活动,是表观遗传的研究重点和热点。为了研究DNA甲基化的分布、状态以及调控机制,越来越多的DNA甲基化分析和检测技术已被开发。本文归纳了近年来的DNA甲基化检测方法,讨论了不同方法的优缺点,为未来深入研究DNA甲基化提供参考。     

DNA甲基化修饰的定位分析方法研究进展

5?甲基胞嘧啶(5?Methylcytosine,5mC)作为DNA中研究最为广泛的表观遗传修饰,不改变基因的序列,但是可以调控基因表达,从而在生命体的生长、发育和疾病发生中发挥着重要作用.研究5mC的分布、变化及作用机制有助于加强对生命体活动本质的理解.阐明基因组DNA中5mC修饰的生物学功能主要依赖于精准破译其在基...     

老鼠Tet1蛋白能氧化单链脱氧核糖核酸上的5-甲基胞嘧啶到5-羟甲基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶(英文)

5-甲基胞嘧啶在哺乳动物细胞中具有广泛的作用.而它被双脱氧家族Tet蛋白氧化所得的产物5-羟甲基胞嘧啶、5-醛基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶也被证明在细胞发育和5-甲基胞嘧啶动态平衡调控中具有关键的作用.已有的研究结果表明,Tet蛋白能够识别双链DNA上的5-甲基胞嘧啶,并将其氧化成5-羟甲基胞嘧啶、5-醛基胞嘧啶和5-羧基胞嘧啶.我们通过质谱仪检测发现,老鼠Tet1蛋白的DNA结合结构域还能识别和氧化单链DNA上的5-甲基胞嘧啶.这一发现暗示我们,Tet蛋白家族不但具有已经发现的氧化双链DNA上5-甲基胞嘧啶的功能,还有可能作用于DNA的复制及转录,甚至具有氧化单链RNA上对应的甲基修饰碱基的能力.     

电化学免疫传感器检测TET1蛋白

基于Ten-eleven translocation 1(TET1)蛋白催化5-甲基胞嘧啶(5-Methylcytosine,5mC)生成5-羟甲基胞嘧啶(5-Hydroxymethylcytosine,5hmC),结合5hmC抗体的免疫识别反应,建立了一种电化学分析方法用于TET1蛋白的特异性检测.以金纳米颗粒(Au...     

白菜DNA甲基化水平的反相离子对高效液相色谱法研究

建立了反相离子对液相色谱测定白菜的DNA甲基化水平的方法。采用的色谱柱为HypersilBDSC18柱(200mm×4.0mm,5μm),以pH4.0的甲醇-5mmol·L-1庚烷磺酸钠-三乙胺(10:90:0.2,体积比)的混合液为流动相,UV检测器波长为273nm。通过测定DNA水样所产生的胞嘧啶和甲基胞嘧啶的含量,即可得知DNA甲基化程度。胞嘧啶和甲基胞嘧啶回收率分别为99.6%及103.3%,RSD为3.7%(日内)及5.2%(日间)。     

液相色谱-串联质谱法同时测定生物组织全基因组DNA甲基化和羟甲基化水平

测定全基因组DNA甲基化和羟甲基化水平对于研究环境污染物暴露的影响及致病机理具有重要的作用。本文建立了液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）同时测定动物组织中全基因组DNA甲基化和羟甲基化水平的方法。从动物组织样品中提取DNA,并将其酶解成单核苷,利用液相色谱-串联质谱法测定5-甲基胞嘧啶核苷、5-羟甲基胞嘧啶核苷和鸟嘌呤核苷的含量,计算全基因组DNA甲基化率和羟甲基化率。利用该方法研究了砷暴露对大鼠肝脏和小脑全基因组DNA甲基化和羟甲基化水平的影响,得到了砷影响DNA甲基化及羟甲基化的初步数据。该方法具有良好的重现性、灵敏度和稳定性,可以同时检测差异较大的DNA甲基化和羟甲基化水平。为同时研究DNA甲基化和羟甲基化水平提供了有力的支持。     

液相色谱-串联质谱分析组织中基因组脱氧核糖核酸羟甲基胞嘧啶水平

5-羟甲基胞嘧啶通过阻止脱氧核糖核酸(DNA)甲基化转移酶1(DMNT1)甲基化胞嘧啶来影响DNA甲基化的程度。本文建立了液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)测定组织中全基因组5-羟甲基胞嘧啶水平的方法。采用苯酚-氯仿提取组织DNA,提取的DNA用88%甲酸在140 ℃下裂解,DNA裂解液加入同位素胞嘧啶作内标,经N2吹干后,加乙腈-水(9:1, v/v)溶解,用LC-MS/MS检测5-羟甲基胞嘧啶的含量,并计算全基因组中5-羟甲基胞嘧啶的水平。结果表明,5-羟甲基胞嘧啶的线性范围为0.1～30 ng/mL,相关系数为0.9969,检出限(信噪比为3计)和定量限(信噪比为10计)分别为0.057 ng/mL和0.090 ng/mL;日内相对标准偏差和日间相对标准偏差分别为5.13%和6.24%;加标回收率为90.24%～97.53%。用该方法检测了大鼠大脑组织DNA羟甲基化水平,平均结果为0.66%。该方法简便,重现性好,灵敏度较高,能满足全基因组5-羟甲基胞嘧啶定量检测的要求。     

DNA羟甲基化测序技术

5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine, 5hmC)是继5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine, 5mC)之后发现的第六种碱基, 已在多种哺乳动物组织和细胞中检出. 与5mC相比, 5hmC的含量更低, 但5hmC也具有非常重要的生物学功能. 已有的研究表明, 5hmC参与了染色体重新编程、基因表达的转录调控, 并在DNA去甲基化过程中发挥重要作用. 另外, 5hmC可能与特定肿瘤的发生密切相关, 有可能成为肿瘤早期诊断的生物标志物. 因此, 发展可靠、灵敏和准确的5hmC检测技术至关重要. 本综述针对DNA羟甲基化的检测及测序技术进行了简要介绍.     

表观遗传修饰——5-羟甲基胞嘧啶检测的研究进展

表观遗传修饰是指在不改变DNA序列的情况下,基因表达发生的可遗传变化.5-羟甲基胞嘧啶(5-hydroxymethylcytosine, 5hmC)是继5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine, 5mC)后发现的表观遗传修饰,被称为"第六种碱基". 5hmC广泛分布于哺乳动物的组织和细胞中,它的异常表达与肿瘤发生、发育性疾病和神经系统疾病密切相关.由于5hm C的结构与5m C相似,并且其丰度远远低于5m C,传统方法难以实现对5hm C的准确和灵敏检测.近年来,科学家们结合新的修饰方法和信号放大策略,发展了一系列超灵敏检测5hm C的新方法,包括液相色谱串联质谱法、荧光法、电化学法、光电化学法、单碱基分辨率的测序法和单分子检测技术.这些方法各自具有其独特优势,有力推动了表观遗传学的发展.本综述总结了5hmC检测方法的最新研究进展,并对其面临的挑战和发展趋势做了展望.     

5-甲基胞嘧啶及胞嘧啶无辐射失活的半经典动力学模拟和CASSCF计算

采用半经典动力学方法模拟了5-甲基胞嘧啶(5m-Cyt)和胞嘧啶(Cyt)在267 nm紫外光辐射下的光物理失活过程. 模拟发现, 5m-Cyt 和Cyt 的激发态通过C₅－C₆键的扭曲以及甲基(或H₅)和H₆原子平面外振动失活.失活时, 甲基(或H₅)和H₆原子几乎与环面垂直并指向不同方向, 形成“双自由基态”. 由于甲基的体积比H原子的大, 振动频率较小, 使得C₅原子的变形受到抑制, 导致5m-Cyt 的激发态寿命比胞嘧啶更长. 完全活性空间自洽场(CASSCF)计算显示, 5m-Cyt的圆锥交叉(CI)点能量比Cyt 高0.3 eV, 这也证明5m-Cyt演化至CI 需要克服更大的能垒, 因此激发态寿命长于胞嘧啶.     

DNA修饰碱基5-甲基胞嘧啶和8-羟基鸟嘌呤的毛细管气相色谱分析及质谱鉴定

探索了GC/FID定量分析DNA修饰碱基 5 甲基胞嘧啶和 8 羟基鸟嘌呤的实验条件 ,用GC/MS鉴定各有关成分。结果表明 ,DNA水解物中不同成分可被成功地衍生和分离 ;5 甲基胞嘧啶和 8 羟基鸟嘌呤的相对摩尔反应因子分别为 3 0和 1 3;灵敏度分别为 5 50× 1 0 9mV·s/ g和 7 59× 1 0 1 0 mV·s/ g ;检测限可分别达 36 4pg/s和 1 5 8pg/s ;整个分析流程的相对标准偏差小于 2 0 %。     

DNA修饰碱基5-甲基胞嘧啶和8-羟基鸟嘌呤的毛细管气相色谱分析及质谱鉴定

 探索了GC/FID定量分析DNA修饰碱基 5 甲基胞嘧啶和 8 羟基鸟嘌呤的实验条件 ,用GC/MS鉴定各有关成分。结果表明 ,DNA水解物中不同成分可被成功地衍生和分离 ;5 甲基胞嘧啶和 8 羟基鸟嘌呤的相对摩尔反应因子分别为 3 0和 1 3;灵敏度分别为 5 50× 1 0 9mV·s/ g和 7 59× 1 0 1 0 mV·s/ g ;检测限可分别达 36 4pg/s和 1 5 8pg/s ;整个分析流程的相对标准偏差小于 2 0 %。     

芴的9位羟甲基化反应产物的影响因素

以聚甲醛为羟甲基化试剂,研究了碱的种类、反应温度和反应时间等因素对芴与聚甲醛发生羟甲基化反应产物类型的影响。 结果表明,提高碱的强度有利于生成9,9-双羟甲基芴,升高温度和延长反应时间则有利于生成9,9′-亚甲基双芴。 通过控制反应条件,有可能优先生成9-芴甲醇或9,9-双羟甲基芴或联产这2个化合物。     

溴代胞嘧啶分子内三螺旋DNA的理论研究

运用分子力学方法研究了 3个含溴代胞嘧啶的分子内三螺旋及相应的未溴代分子内三螺旋DNA .理论结果表明 :当分子内三螺旋Hoogsteen嘧啶链的胞嘧啶被溴代胞嘧啶取代后其稳定性最强 ;而当分子内三螺旋 2条嘧啶链的胞嘧啶同时被溴代后 ,其稳定性最差 .从分子力学计算得到 ,4种分子内三螺旋的碱基以C3′ endo糖环构象为主 .在三螺旋YTCY( 2条嘧啶链中的胞嘧啶均被溴代胞嘧啶取代 )中 ,也含有一定数量的C2′ endo糖环构象 .因此 ,分子内三螺旋YTCY是A DNA和B DNA的综合体 ,而其他 3种三螺旋则是典型的A DNA .     

DNA甲基化电化学分析

DNA甲基化是目前研究最多的DNA表观遗传修饰之一.大量研究表明,DNA甲基化会引起DNA结构、稳定性以及DNA与蛋白质相互作用方式的改变,从而影响基因表达,进而引起多种神经退行性疾病、免疫系统疾病甚至癌症.因此,发展简易、灵敏、准确、可靠的方法进行DNA甲基化的分析是至关重要的.本文简单介绍了DNA甲基化的分析方法,重点综述了DNA甲基化的电化学分析方法,并对DNA甲基化的研究前景进行了展望.     

DNA中醛基嘧啶的化学检测

基因组DNA除A、G、T、C四大经典碱基外,还存在上百种稀有碱基。其中,醛基嘧啶(5-醛基胞嘧啶和5-醛基尿嘧啶)是DNA中天然存在的嘧啶类修饰碱基,在哺乳动物细胞中广泛分布。5-醛基胞嘧啶除参与DNA主动去甲基化过程外,还具备独立的表观遗传功能;而5-醛基尿嘧啶通常被认为是一种基因毒性很高的DNA氧化损伤。根据醛基嘧啶的特征结构,有针对性地开发准确、灵敏和简便的检测方法,从全基因组范围内对他们进行定性、定量和区域定位,是进一步明确这类碱基修饰物调控机制的基础和前提。本文从选择性化学标记的角度总结了近年来醛基嘧啶检测方法的研究进展。     

表皮生长因子对DNA甲基化影响的研究

本文利用高效液相色谱层析(HPLC)方法和Southern印迹杂交技术分析了EGF对NC3H10和TC3H10两种细胞的基因组DNA和c-fos原癌基因甲基化水平的影响。结果表明,在EGF的持续作用下,细胞的基因组DNA和c-fos原癌基因甲基化水平明显下降。这些结果为阐明EGF对基因表达的调控机理提供了新线索。EGF诱导的DNA的低甲基化在肿瘤发生与发展中有无作用尚待进一步研究。     

5-氮胞苷(5-aza-CR)及其类似物对HL-60细胞分化及DNA甲基化的影响

本文报道了5-aza-CR和5-aza-CdR对HL-60细胞分化及DNA甲基化作用的影响。用NBT染色法测定了加药处理前后HL-60细胞分化程度的变化;用[~3H-SAM]为甲基供体,以同位素参入法测定了加药前后HL-60细胞中甲基化酶活力的变化;并用HPLC法测定了加药前后HL-60细胞DNA的甲基化水平。结果表明:在5-aza-CR或5-aza-CdR的使用浓度下处理HL-60细胞沿粒细胞系分化程度增加,DNA甲基化酶活力下降,DNA甲基化水平也下降。并且这些变化均与5-aza-CR的浓度相关;5-aza-CR的影响较5-aza-CdR小,因此后者是更为有效的诱导物。本项研究中还以不同甲基化水平的HL-60细胞DNA为模板,在体外测定了E.Coli RNA聚合酶的活力。发现:随着HL-60细胞DNA甲基化水平的降低,RNA聚合酶的体外转录活力升高。