人脑全基因组羟甲基化与甲基化研究

2015-12-17    编辑:诺禾致源
人脑全基因组:羟甲基化与甲基化研究

研究背景

5-甲基胞嘧啶(5mC)可以被 Tet 酶氧化为5-羟甲基胞嘧啶(5hmC),并通过转化为5hmC 去甲基化,这种稳定的表观修饰可以改变染色质结构。羟甲基化在动物大脑中较为常见,但是它的功能目前还未明确,本研究通过 TAB-seq 和 BS-seq 技术绘制人脑全基因组水平羟甲基化与甲基化图谱,并发现了羟甲基化可以调节剪接和基因表达,及其在均衡态增强子与较为活跃的转录区域所具有的重要表观调节作用。

方法流程

样品取材

42岁成人大脑(女)
22周胎儿大脑(男)

 
文库类型

1. 0.5~1 ug DNA 样品,末端修复,加A
2. 加甲基化接头,PCR 扩增
3. 磁珠纯化

测序策略

Illumina HiSeq 2000

 
主要分析

甲基化分类统计
FDR 校正
t 检验链特异性
FPKM 表达水平

 

研究结果

1、在动物的不同发育阶段,甲基化和羟甲基化水平发生变化;他们在基因的不同功能区的表达具有明显差异,在胎儿时期,羟甲基化在增强子富集(图1) 。

甲基化和羟甲基化在不同基因元件的分布富集情况

图1    甲基化和羟甲基化在不同基因元件的分布富集情况

2、羟甲基化和甲基化在内含子和外显子边界显著变化,该变化影响基因表达和可变剪切的发生(图2) 。

羟甲基化和甲基化变化与可变剪切相关

图2   羟甲基化和甲基化变化与可变剪切相关

3、羟甲基化和甲基化的分布具有链特异性,在稳定增强子上富集时,促进组蛋白修饰(图3)。

羟甲基化和甲基化比率与组蛋白修饰正相关

图3   羟甲基化和甲基化比率与组蛋白修饰正相关

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