Cell综述探讨表观遗传检测：一张图解析四种方法

　　11月17日Cell杂志SnapShot专栏介绍了表观遗传研究的检测方法，这四种方法包括：亚硫酸氢钠测序法

　　（bisulfite sequencing）、染色质免疫沉淀测序技术（chromatin immunoprecipiation sequencing）、开放染色质测定（determination of open chromatin），以及3D染色质捕获分析（3D chromatin capture）。

　　染色质免疫沉淀测序技术新突破

　　ChIP-Seq方法是现代测序技术用于阐述转录调控和表观遗传学研究的重要手段。通过有针对性地俘获和富集特定蛋白，可以获取与这些蛋白结合的DNA片段，将其进行纯化后可以用于高通量测序，获取特定DNA-蛋白相互作用和结合位点的完整信息。

　　北大的一组研究人员发展了一种基于微流控芯片的微量细胞样品处理与核酸俘获方法，成功实现了针对1000个细胞的染色质免疫沉淀测序（ChIP-Seq），大幅减少了这类实验中对样品起始量的要求，并利用这一方法研究了组蛋白H3第4位赖氨酸的3甲基化修饰（H3K4me3）在小鼠胚胎发育过程中的修饰模式，发现与小鼠胚胎干细胞相比，小鼠表皮干细胞与小鼠胚胎发育至6.5天的外胚层细胞在该修饰模式上更为相似，表明小鼠表皮干细胞是体内植入后外胚层细胞的一个可靠的体外模型。

　　研究人员利用这一方法，研究了H3K4me3在小鼠胚胎干细胞、小鼠表皮干细胞以及小鼠胚胎发育至6.5天的外胚层细胞中的修饰模式。1000个细胞的ChIP-Seq实验富集了一万两千个到二万个基因转录起始位点，其中96%以上与大量细胞的结果重合，说明这一方法具有高灵敏度与低假阳性；并且两组生物学重复实验的相关系数均大于0.97，平行性好。

　　而且小鼠表皮干细胞与小鼠胚胎发育至6.5天的外胚层细胞中均出现神经管发育和神经元分化等外胚层分化相关的明显特征。与已有的技术相比，这一工作展示了目前细胞总起始需求量最少的无需测序建库前进行核酸扩增的微量细胞ChIP－Seq实验结果。

　　利用亚硫酸氢钠测序法绘制大脑甲基化图谱

　　来自Salk生物研究所的研究人员应用全基因组甲基化测序技术绘制出小鼠和人类大脑几种甲基化类型的广泛图谱。研究人员通过采用全基因组亚硫酸氢钠测序法绘制小鼠额叶皮质胞嘧啶核苷酸甲基化图谱，发现了一些不寻常的东西。成年哺乳动物大多数的甲基化作用都发生在DNA分子彼此相邻的胞嘧啶以及鸟嘌呤上。这种常见的修饰类型就叫做CG甲基化。

　　与其他核苷酸相邻的胞嘧啶也可以发生甲基化，但在身体的大多数部位的分化细胞中很少可以看到了这种非CG甲基化。但随着它们的年龄增长和大脑发育非CG甲基化迅速累积。

　　研究人员在人类大脑中发现了相似的非CG甲基化累积模式，并发现该修饰在生命的头两年尤其迅速地累积，这正是突触快速形成的时间。在整个青春期非CG甲基化继续累积，而年长受试者的非CG甲基化略有下降。研究人员还指出，受试者的基因非CG甲基化与其基因的低表达水平相关。