DNA甲基化参与了多个生物过程的调节,自然也就成了目前研究的热点。DNA甲基化检测的方法有很多种,但大多离不开亚硫酸氢盐转化。亚硫酸氢盐转化是将序列中未甲基化的胞嘧啶(C)转变为尿嘧啶(U),而甲基化的胞嘧啶保持不变。这一步,操作繁琐,费钱费力,且极端的反应条件可能降解DNA。
直接检测甲基化也不是不行,目前的方法有薄层层析、HPLC、质谱等。但是还没有一种高通量方法,既能测定核酸序列,又能确定甲基化状态。如今,美国PacificBiosciences公司做到了。他们利用独有的单分子实时(SMRT)测序技术,直接测定了DNA的甲基化。文章发表在近期的《NatureMethods》在线版上。
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。SMRT测序的一般合成速率为每秒1-3个碱基。
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。聚合酶动力学的测定是SMRT测序的内在组成,不会对DNA**序列的测定有任何**影响。各种修饰对聚合酶动力学的影响不一,从而能够将它们区分开。
研究人员使用这些动力学特征,鉴定出基因组样品中的腺嘌呤甲基化,并发现再结合circular consensussequencing,他们能够在单碱基分辨率上鉴定出表观遗传学修饰(mA、mC和hmC)。研究人员还预计,其它的表观遗传学修饰,以及各种形式的DNA伤害,也能用这种方法检测。
不过,对于mC和hmC,可能还需要加强动力学灵敏度。这些改进可能来自优化的缓冲液条件,聚合酶突变和算法。研究人员认为,这种方法还有望测定高度重复的基因组区域的甲基化模式。
PacificBiosciences的测序仪将在今年上市,目前该公司已经挑选了北美10个研究机构,作为**批试用者,其中包括贝勒医学院、Broad研究院、冷泉港实验室和斯坦福大学等。该公司计划于今年晚些时候在欧洲和亚洲开展早期试用计划原文检索:
Direct detection of DNAmethylation during single-molecule, real-timesequencing
Nature Methods Published online: 9May 2010 | doi:10.1038/nmeth.1459