来源：生物谷原创 2022-07-14 09:07
细胞控制它们的基因活性的一种方式是在DNA上添加小的化学修饰，以决定哪些基因开启或关闭。
细胞控制它们的基因活性的一种方式是在DNA上添加小的化学修饰，以决定哪些基因开启或关闭。甲基化是这些化学修饰或标签中的一种。科学家们已经发现，在细菌中，DNA甲基化在调节毒力、繁殖和基因表达方面起着作用。在包括人类在内的其他生物中，DNA甲基化在调节组织特异性基因表达方面至关重要，这决定了一个细胞的性质，比如，它将变成皮肤细胞还是脑细胞。
贝勒医学院分子与人类遗传学助理教授Tao Wu博士说，“对DNA甲基化的研究是表观遗传学领域的一部分。它很重要，因为它帮助我们理解为什么一种特定类型的细菌会比另一种细菌类型导致更严重的疾病，或者正常细胞如何发生改变并产生疾病，如癌症。”Wu实验室专注于研究癌症表观遗传学。它的长期目标是通过更好地了解表观遗传学在癌症中的作用来克服癌症治疗抵抗性。
在细菌中，有三种不同类型的DNA甲基化。最常见的DNA甲基化类型是对DNA碱基腺嘌呤添加上甲基（N6-甲基腺嘌呤，缩写为6mA）。另外两种类型的DNA甲基化对DNA碱基胞嘧啶添加甲基，即N4-甲基胞嘧啶（缩写为4mC）和5-甲基胞嘧啶（5mC）Wu解释说，尽管有许多研究DNA甲基化的方法，但只有少数方法可以同时有效地绘制这三种类型。
Wu说，“人们认为除细菌以外的生物，包括哺乳动物，大多只使用5mC来调节基因活性。但在2016年，当我在耶鲁大学时，我们在Nature期刊上报道了DNA 6mA也存在于哺乳动物中（Nature, 2016, doi:10.1038/nature17640）。这一发现为癌症表观遗传学的研究开辟了全新的可能性。”
研究5mC的传统方法并没有捕捉到哺乳动物组织中的腺嘌呤甲基化。Wu说，“这促使我们开发了一种新的方法，不仅可以分析6mA，还可以分析4mC和5mC。”
在一项新的研究中，Wu和他的同事们开发出一种基于化学的测序方法，可以同时定量确定不同的表观遗传标记。他们的方法被称为NT-seq（nitrite treatment followed by next-generation sequencing，亚硝酸盐处理后进行下一代测序），是一种在全基因组范围内检测多种类型DNA甲基化的测序方法。该方法还能对有限的临床样本进行扩增，这是其他方法无法做到的。相关研究结果近期发表在Genome Biology期刊上，论文标题为“NT-seq: a chemical-based sequencing method for genomic methylome profiling”。
Wu说，“我们发现NT-seq可以在细菌细胞和包括哺乳动物细胞在内的非细菌细胞中检测6mA、4mC和5mC。与其他方法相比，NT-seq效率高，成本低，速度快，分辨率高。它的一些局限性与一些基因组的特殊组成相关。我们在这篇论文中对如何弥补这一局限性提出了建议。”
NT-seq的原理和工作流程，图片来自Genome Biology, 2022, doi:10.1186/s13059-022-02689-9。
Wu说，“我们对NT-seq感到兴奋。它可以发现新的DNA甲基化模式或基序，验证用其他方法获得的结果，为开发甲基化分析的机器学习工具产生数据集，并为进一步研究非细菌生物中基因组DNA 6mA的表观遗传学铺平道路，包括对癌症表观遗传学的研究。”（生物谷 Bioon.com）
参考资料：
Xuwen Li et al. NT-seq: a chemical-based sequencing method for genomic methylome profiling. Genome Biology, 2022, doi:10.1186/s13059-022-02689-9.
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