表观基因组学研究技术现状与展望
遗传学和表观遗传学的新进展及其应用前景

遗传学和表观遗传学的新进展及其应用前景伴随着科技的不断进步和人类对生命的深入研究,遗传学和表观遗传学也迎来了新的进展,为疾病诊治、人类进化、农业生产等方面带来了无限的应用前景。
一、遗传学的新进展遗传学作为生命科学中的基础学科,研究了生物的遗传信息的来源、传递和表达规律。
近年来,随着高通量测序技术的不断发展和推广应用,大规模基因测序技术已经成为非常重要的遗传学手段之一。
高通量测序技术能够更加准确和迅速地检测出遗传信息,进一步探索带有遗传信息的基因组和功能基因,在人群遗传学、疾病遗传学等方面的应用更加广泛。
同时,遗传修饰、基因表达调控、信号通路等研究也很活跃,为更好地理解生物的进化和发育机理,提高人类健康水平提供了理论支持和手段保障。
例如,在人类遗传学领域,遗传变异和突变是人类严重疾病的主要原因。
随着基因测序技术的提高,人类基因组测序计划已经得到了很好的推广,同时又发展出了一些分析和预测工具,有助于准确识别人类遗传变异和疾病相关基因,比如常见的临床遗传病基因测序、全外显子组测序等分子诊断技术,为医学个性化疾病预防和治疗提供了先进工具和方法支撑。
此外,在动植物、微生物遗传学领域,高通量测序技术和生物信息学应用同样快速发展,能够帮助科学家探索生命各个方面的基本规律,如海洋生命的遗传多样性研究,肿瘤细胞遗传性质分析研究等,为保护生命多样性,进一步提高生命质量提供了必要措施和保障。
二、表观遗传学的新进展表观遗传学主要研究基因表达发生变化的机制,探索对表观修饰的调控方法,这对于人类疾病的预防和治疗也有着重要的意义。
在表观遗传学领域,近年来也迎来了重大的进展,增加了对生命基本规律的一些新的认识。
例如,DNA甲基化就是一种常见的表观修饰方式。
随着新的技术与方法的不断发展,如MeDIP-chip、ChIP-seq等,我们能够更加准确地分析甲基化状态,研究甲基化的调控与基因表达之间的关系,进一步探索甲基化对人类疾病发生的影响。
表观遗传学研究当前进展与挑战

表观遗传学研究当前进展与挑战随着科学技术的不断发展和进步,表观遗传学研究也逐渐成为生物医学领域的一个热门领域。
表观遗传学是指影响基因表达的各种因素以及基因表达的遗传定向过程。
表观遗传学研究目前面临着许多挑战和难题,但是也取得了一系列的研究进展。
本文将就表观遗传学研究的当前进展与挑战展开论述。
一. 表观遗传学的研究进展表观遗传学研究的主要任务是探索与分析基因表达调控的机制及其在不同生物体中的作用,找到与表观遗传相关的发育、疾病和药物靶点,为人类疾病的治疗与预防提供基础和参考。
表观遗传学研究近年来取得了一系列的突破。
首先,表观遗传学研究促进了癌症基因治疗的发展。
通过对表观遗传机制的分析,科学家们发现了许多调节肿瘤细胞基因表达的关键分子,并利用RNAi、CRISPR/Cas9等技术切断肿瘤细胞表达这些分子的基因,从而达到杀死肿瘤细胞的效果。
其次,表观遗传学研究为精准医学的推广提供了基础。
科学家们通过对人类基因组的分析,对表观遗传在个体差异中的作用进行了研究,为精准医学提供了新的思路,为以后合理的药品研发与临床治疗提高了正确率。
最后,表观遗传学研究成果造就了重拨表观遗传机制的药物的成功。
例如,通过对HDAC(组蛋白去乙酰化酶)抑制剂的研究,科学家们成功地利用这种药物来治疗癌症、炎症、心血管疾病等,并且这些药物走向了临床应用。
二. 表观遗传学研究的挑战表观遗传学研究虽然取得了一定的研究进展,但是也面临着很多的挑战和难点。
以下是一些挑战:首先,如何确定哪些表观遗传修饰是病理性的,或是与正常生理过程联系紧密的。
事实上,许多基于表观遗传修饰的生物标志物,以及与表观遗传修饰相关的新药,试图利用表观遗传修饰的早期、中期表型来检测或处理疾病或健康。
但是,目前对于找到哪些表观遗传修饰与深度临床实验数据相关联还有一定的困难。
其次,我们如何界定哪些表观遗传修饰是细胞状态的结果,而哪些……是基因组DNA的序列和其他“硬性”遗传因素造成对基因表达模式的突显影响。
人类基因组学研究的现状与未来发展趋势

人类基因组学研究的现状与未来发展趋势人类基因组学研究是一门近年来备受关注的科学研究领域,它通过分析人类基因组中的各种基因、基因组结构和功能,旨在揭示人类生物学的本质和进化历程。
本文将就当前的基因组学研究现状,以及未来的发展趋势进行探讨,并提出一些研究方向的思考。
一、基因组学研究现状基因组学研究已经走过了数十年的历程,取得了许多重要的研究成果。
当前基因组学研究主要包括以下几个方面。
1.基因组测序基因组测序是基因组学研究的基础和核心,也是最重要的研究手段之一。
早期的测序技术主要是Sanger测序,然而该技术不仅繁琐费时,而且成本高昂;后来随着高通量测序技术的不断发展,最终推出了目前主流的二代测序技术,如Illumina、Ion Torrent等。
这些技术具有快速、精确、高通量等特点,大大提高了基因组测序的效率和质量,为后续的研究铺平了道路。
2.基因组注释基因组注释是指将测序得到的DNA序列转化为具有生物学含义的信息,如基因的位点、功能和调节区域等。
基因组注释可以通过生物信息学方法进行,主要包括基因预测、转录本注释、蛋白质功能注释和遗传变异分析等,是深入理解基因组结构和功能的重要手段。
3.基因组功能研究基因组功能研究是基于基因组注释的信息,对基因组中的各种基因、基因调节区域和细胞功能进行深入研究。
这项研究包括功能基因组学、转录组学、表观遗传学、蛋白质组学等,为深入探究基因与生物学功能之间的关系提供了重要的理论基础和技术手段。
4.遗传变异和人类疾病研究遗传变异和人类疾病研究是基于基因组功能研究的基础上,研究人类疾病与基因遗传变异之间的关系。
通过分析基因组中的遗传变异,可以发现各种疾病的基因相关突变,从而深入研究人类疾病的发生、发展和治疗。
二、基因组学研究未来发展趋势基因组学研究前沿技术不断涌现,也衍生出许多新的研究方向和领域。
未来基因组学的发展趋势将有以下几个方面。
1.基因组编辑技术CRISPR技术的广泛应用和进一步的改进,将推动基因组编辑技术在医学、农业、环境等领域的应用,有望治愈许多尚无有效疗法的疾病,促进植物、动物遗传改良,解决环境污染等问题。
目前表观遗传学研究现状和趋势

目前表观遗传学研究现状和趋势近年来,表观遗传学已经成为生命科学领域研究的热点之一。
表观遗传学是研究细胞基因表达调控的一门学科,主要涉及到DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等多个层面的调控机制。
它的研究对象包括生物发育、疾病发生和进化等多个方面。
本文将从表观遗传学的研究现状、方法技术和未来趋势等方面进行讨论。
一、表观遗传学的研究现状随着高通量测序技术的进步,表观遗传学研究的深度和广度也不断拓展。
研究者们已经逐步深入了解了DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等多个层面的调控机制,形成了较为完整和系统的认识。
目前,表观遗传学研究已经扩展到了多个生命事件过程中,例如生殖细胞发育、器官形成、肿瘤生成和老化等方面。
表观遗传学主要的研究手段是通过测定某些特殊的化学修饰来分析基因组中的信息。
例如,DNA甲基化是目前表观遗传学研究中最常用的一种分析方式。
通过测定甲基化的位置和程度,可以揭示基因组中不同功能区域的甲基化特征及其与发育、疾病的关系。
在不同组织或细胞中,同一个基因可能具有不同的甲基化模式,因此研究它们的变化和调控机制对生物体的发育和疾病有重要的指导意义。
另一个研究方向是组蛋白修饰。
在细胞中,组蛋白分子是细胞核内最重要的蛋白质分子之一,它通过修饰细胞核内染色质的状态来调控基因表达过程。
目前,研究者们已经通过大规模的组蛋白修饰靶点筛选,发现了许多与肿瘤、自闭症等疾病相关的修饰因子。
这些研究成果为认识基因组调控机制、发现新的药物靶点和治疗疾病提供了新的思路和可能性。
二、表观遗传学的研究方法和技术表观遗传学的研究方法和技术主要包括了以下几个方面:1. 高通量测序技术。
高通量测序技术可以以较低的成本获取基因组广泛的信息,从而实现了表观遗传学研究的大规模和深度。
例如,甲基化测序、组蛋白修饰高通量测序技术等都是目前研究中常用的手段之一。
2. 转录组学分析。
转录组学是研究基因表达谱在转录水平上的变化的方法,可以揭示基因调控的机制。
表观遗传学研究现状和未来发展

表观遗传学研究现状和未来发展表观遗传学,是研究遗传信息外显表达的学科领域,主要包括DNA甲基化、同源重组、组蛋白修饰等,在人类健康、环境、进化等方面都有着广泛的研究应用。
表观遗传学研究目前已基本成熟,但其未来的发展前景仍然广阔。
一、表观遗传学的现状1.1 研究成果在近几年的研究中,人们已经证实了表观遗传学在癌症、肥胖症、糖尿病、心血管疾病、神经退行性疾病、自闭症等重大疾病的发生中起到重要的作用。
例如DNA甲基化是糖尿病和肥胖症发病机制的重要环节之一;同样,组蛋白修饰则被发现与心血管疾病的脱离息息相关。
1.2 研究手段表观遗传学的研究方法主要包括MS-HRM、Bisulfite Sequencing、ChIP-Seq等。
其中基于高通量测序及分子生物学的方法取得了很多重要进展,如基因序列的比较分析和组蛋白修饰模式的研究等。
同时,在细胞外染色质状态特征的研究上,拓展了官能编码RNA,长非编码RNA和miRNA的研究范围等。
总体而言,表观遗传学以多学科交叉为特征,集成了分子生物学、生物信息学、生物化学、遗传学等学科。
二、表观遗传学未来发展2.1 发展趋势未来表观遗传学的发展趋势将会增加横向多学科交叉和纵向细分领域,这也是表观遗传学的未来发展趋势之一。
例如,表观基因组翻译和其在多种复杂疾病中的机制研究、表观遗传与环境因素相互作用的研究、表观遗传学在早期癌症筛查中的应用研究等。
2.2 技术创新表观遗传学研究在技术上也将有广阔的发展空间。
例如,RNA甲基化考虑到RNA甲基化在细胞内的重要作用,也有证据表明其在多种肿瘤分子病因链中有重要作用。
新生代测序技术也将大幅度提高数据采集的快捷精准性,解析精度和数据处理的可靠性等。
同时,计算机系统的发展将提供更广泛的算法和模型用于表观遗传信息的解读和应用。
这些技术的发展将大大促进表观遗传学在医学理论研究、医学临床应用等领域的不断深入和拓展。
三、补充说明尽管表观遗传学研究目前已经相对成熟,但是对于其在细胞基因组再生、肝脏纤维化、神经退化、代谢失调、星型细胞瘤、第三腔内枝突细胞等一系列重大疾病中的机制介入的更深刻认识仍有待发现。
基因组学研究的最新进展报告

基因组学研究的最新进展报告基因组学是研究生物体基因组的结构、功能、组成以及相互关系的科学领域。
近年来,基因组学研究取得了许多重要的突破,为人们对遗传学和生物学的理解带来了新的认识。
本报告将介绍基因组学领域的最新进展,并讨论其对医学、农业和环境等领域的潜在影响。
一、基因组测序技术的革新基因组测序是基因组学研究的核心内容之一。
近年来,随着测序技术的不断创新与改进,基因组测序的速度和精确度大大提高。
首先,单分子测序技术的发展使得基因组测序更加快速和高效。
通过独立测序单个DNA分子的技术,可以避免PCR扩增等步骤带来的偏差和失真,提高数据的准确性。
其次,长读取长度测序技术的应用拓展了基因组测序的范围。
长读取长度使得我们能够更好地解析复杂的基因组结构,如基因家族和重复序列等。
这对于揭示生物体的进化历程和功能基因的鉴定具有重要意义。
再次,新一代测序技术的推出降低了测序成本。
高通量测序平台的广泛应用大大加快了基因组测序的速度,同时也降低了测序的费用,使得越来越多的研究能够利用基因组测序技术。
二、功能基因组学的研究进展功能基因组学研究关注基因组中基因的功能和作用方式,并通过基因组的功能注释来解析生物体的生命活动。
近年来,功能基因组学的研究取得了显著的进展。
首先,全转录组测序技术的应用使得我们能够准确地测量基因的表达水平。
通过全转录组测序,我们可以深入了解基因在不同生理状态和环境中的表达模式和调控机制。
这对于研究疾病的发生机制和药物的研发具有重要意义。
其次,表观基因组学的研究推动了我们对基因调控的理解。
表观遗传修饰包括DNA甲基化、组蛋白修饰等,这些修饰形式可以影响基因的表达和功能。
通过表观基因组学的研究,我们能够揭示基因组在不同细胞类型和发育阶段中的调控模式,进一步理解生物体的发育和疾病的机制。
三、基因组学在医学中的应用基因组学的研究为医学领域带来了众多的应用,特别是在疾病的诊断、治疗和预防方面。
基因组测序的广泛应用使得人类遗传病的检测更加准确和精细化。
表观遗传学的研究进展与未来发展趋势

表观遗传学的研究进展与未来发展趋势随着科技的不断进步,人类对生命的了解和认识也越来越深入。
表观遗传学作为遗传学领域中的一个重要分支,受到了越来越多的关注。
本文将对表观遗传学的研究进展以及未来发展趋势进行介绍。
一、表观遗传学的研究进展表观遗传学是指不涉及 DNA 序列的变化,在一个个体的基因组中,通过化学修饰 (如 DNA 甲基化、组蛋白修饰) 或者 RNAs (如 siRNA, miRNA) 的作用,来调节基因的表达。
近年来,表观遗传学在癌症、肥胖、糖尿病、心血管疾病等方面的研究取得了重要进展。
1. 癌症癌症细胞和正常细胞之间的主要区别在于表观遗传模式的改变。
癌症细胞中的表观遗传修饰是一种异常状态,包括 DNA 甲基化异常、组蛋白乙酰化异常、RNA 处理异常等。
在近期研究中,有两大表观遗传修饰因子常常被发现在癌症细胞中进行异常改变,它们分别是去甲基化酶和甲基转移酶,它们的缺失或异常表达在许多肿瘤中都发挥作用。
2. 肥胖表观遗传学与肥胖之间也有着密切联系。
研究表明,在肥胖个体中,白脂肪细胞的表观遗传调控与受体结合被破坏,这可能导致越来越多的脂肪堆积。
此外,表观遗传调控对饮食习惯和胚胎期间的外部刺激(如营养失调)也有影响。
3. 糖尿病表观遗传学已被证明是糖尿病发病的一个重要风险因素。
甲基化酶发挥着关键作用,它们在糖尿病患者的胰腺细胞中表现出异常甲基化状态。
这种表观遗传修饰的改变导致了一系列的基因表达变化,从而使糖尿病风险增加。
4. 心血管疾病表观遗传学调控心血管疾病的发生和发展也非常重要。
过去研究表明,心血管疾病的病程中发生了一系列严重表观遗传修饰。
这些修饰涉及到血管平滑肌细胞分化、内皮细胞增殖、血小板激活、血管系统发育等过程。
二、表观遗传学的未来发展趋势表观遗传学作为一个年轻但非常活跃的研究领域,其未来发展趋势也备受关注。
以下是几个重要的新方向:1. 单细胞表观遗传学随着单细胞技术的飞速发展,单细胞表观遗传学也变得越来越受重视。
植物表观遗传学研究进展与展望

植物表观遗传学研究进展与展望植物表观遗传学是研究染色体与环境互作以及基因表达在非遗传因素控制下的分子基础的学科。
随着科技的不断进步,植物表观遗传学研究也越来越广泛深入。
本文将从植物表观遗传学的定义、基本原理、研究方法、新技术和未来展望等方面讲述其研究进展与展望。
一、植物表观遗传学的基本概念植物表观遗传学是研究生物表现型可塑性的基因调控机制的学科。
它涉及到了DNA甲基化、组蛋白修饰、RNA非编码、染色质重塑、基因剪切、基因甲基化改变、RNA干扰和基因组重组等多种基因表达和调控的方式。
植物表观遗传学的研究对象包括植物生长发育、环境胁迫响应、进化、遗传学、生态学、育种等多个方面,并且有望为种子植物的基因组的功能进化以及垂直途径上的遗传物质与环境的相互作用提供前所未有的机会。
二、植物表观遗传学的基本原理植物表观遗传学与生物学中的其他研究领域的区别在于,它强调环境因素对基因表达的影响,而这些影响是不可遗传的,因为它们可以通过细胞分裂和生殖事件来传递给下一代。
换言之,表观遗传变化是指生物不同阶段的染色体结构和功能的可逆性调节,并不涉及DNA序列变异。
正因为如此,在遗传学上对关键时期施加合适的干预,可以通过表观遗传调控技术在品种和繁殖上实现广泛应用。
三、植物表观遗传学的研究方法目前,植物表观遗传学的研究方法主要包括高通量测序、RNA干扰、CRISPR/Cas9技术和基因组编码,这些技术在植物表观遗传学领域的应用正在不断地拓展和丰富。
高通量测序技术(HTS)是指通过测序DNA和RNA来研究表观遗传学的方法,它可以同时研究一个或多个样本中的所有基因组部分,并且可以得到单个基因的表达信息。
RNA干扰技术是指通过应用RNA反向遗传学(RNA-mediated reverse genetics)来研究植物基因表达的方法。
CRISPR/Cas9技术是指利用Cas9酶的特异性切割作用,采用RNA指导序列靶向样本基因的技术,被广泛应用于基因组编辑技术中,包括修饰DNA、组蛋白和核酸等方面。
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表观基因组学研究技术现状与展望表观基因组学研究技术现状与展望李升伟/编译真核基因组大多数由核小体组成,它们的结构是接近147bp的DNA包绕在基本的组蛋白十聚体周围,然后异固缩成为染色质。
包绕着DNA的核小体通过接近1万倍的固缩形成了中期染色体,这对有丝分裂时姐妹基因组的忠实分离至关重要。
间期时,由于核小体占了染色质结构的近70%,它们必须在以下需要DNA的过程中解旋开来:复制、转录、修复和与调控蛋白的结合。
核小体的分布、定位和构成,与组蛋白和DNA的化学修饰一起,构成了附加在基因组之上的复杂景观:表观基因组。
与许多生物体的基因组序列现在本质上得到完全测序不同的是,对它们的表观基因组的探询还很不完整,这归因于个体表观基因组结构的复杂性和动力学。
在原核生物中,序列特异性DNA结合蛋白质位于真核生物转录调控层级结构的最上层,而转录因子的分化表达导致了细胞类型特异性差异。
许多其它关键的染色质元件在生物体的所有细胞中都得到了发现,作为转录因子结合的结果,动态性地改变了它们的分布。
组蛋白变异本的合并和组蛋白尾巴的共价修饰有助于介导某种基因的表达状态的遗传,系通过调控对DNA的获得与否。
另外,数百种染色质联会蛋白质――包括ATP依赖性染色质重构物类和组蛋白修饰酶类――与染色质相互作用来调整其结构。
值得注意的是,核小体重构物类和染色质组蛋白成分的突变已经与人体发育性疾病和癌症取得了联系。
因此,染色质结构和影响其的蛋白质的高分辨率基因组分析成为了生物学技术研发的主要焦点,用来研究基本细胞过程和人体疾病的发病机理。
许多方法已经被用来探查表观基因组的各方面问题,但是到近期为止,表观基因组特征化的全基因组方法如ChIP-chip和MeDIP的分辨率只达到了数百碱基对的数量级,使用的是基于杂交的读出技术和随机片断化基础上的染色质制备规程。
但是,随着大规模并行短读出DNA测序方法的出现,以及其单碱基对分辨水平的潜能,人们已经恢复了对染色质特征化传统方法的兴趣,这些方法包括使用亚硫酸氢盐测序法于DNA甲基化的作图,和使用非特异性核酸酶如微球菌核酸酶(MNase)、脱氧核糖核酸酶I(DNaseI)和核酸外切酶。
碱基对分辨水平的表观基因组作图技术微球菌核酸酶消解配合平铺式微阵列分析(MNase-seq)使用MNase来消解染色质长久以来都被用于研究以一种低通量方式研究染色质结构,最近已经与平铺式微阵列分析(MNase-chip)和大规模并行DNA测序(MNase-seq)相结合,来研究核小体定位、分布、构成和全基因组修饰问题。
MNase是一种单链特异性分泌性糖蛋白,被认为可以切断DNA的一条链从而解开螺旋,然后切断另一条链,从而产生一种双链断裂。
MNase明显地“一口一口地咬断”暴露的DNA末端,直到其达到一种阻碍物如某个核小体。
尽管MNase已经初步用于了核小体研究,其作用模式提示其将被任何阻碍物如DNA结合蛋白沿DNA进行了阻滞,从而可以确定被非组蛋白性蛋白质保护的基因组区域。
通过将MNase消解与保护DNA的匹配端测序方法相结合来精确测定片断长度,特定大小的MNase保护颗粒可以得到恢复,不考虑提纯和作图亲和力的情况。
事实上,在果蝇细胞中,我们已经使用匹配端MNase-seq?技术来对两种核小体分布进行作图并中止RNA聚合酶II的活性。
Kent 等人还应用匹配端MNase-seq技术于天然酵母染色质,来对两种核小体和序列特异性转录因子进行定位作图。
Floer等人应用MNas e消解法联合匹配端交联染色质免疫沉淀法即(X-ChIP)-seq,来鉴定RSC复合体(染色质结构重塑物)的结合位点,正在鉴定部分解旋的核小体。
重要的是,这些研究证明了短至50bp的DNA片断可以在MNase消解后得到恢复,提示MNase-seq技术不仅可以用于核小体分析还可以用于表观基因组作图。
作为MNase消解的读出结果和表观基因组学业基本方法,匹配端测序技术的基本局限性在于,标准短读出测序文库制备方法的最优化水平只达到了核小体大小(接近150bp)或更大一些的DNA片断,还涉及到DNA的大小选择问题,而由转录因子保护的DNA区域经常达到更小的数量级规模。
为了解决这种局限性,我们引入了一种修正了的文库构建方法来加速DNA片断的匹配端测序,小到接近25bp。
通过将调整MNase消解时间点与作图片断大小范围(从接近25bp到大于200bp)相结合,我们分析了核小体和非组蛋白性蛋白质的分布和动力学。
值得注意的是,亚核小体颗粒和核小体颗粒可以分布于细胞群体内的同一基因组位点上,提示在核小体和其它染色质相关因子之间存在着高度动态性的相互作用。
匹配端测序可以提供片断位置和长度数据,这两个参数可以显示为一种二维的“散点图”。
每个点的X轴位置代表着片断中点到基因组特征如转录因子结合位点(TFBS)中心的距离,而Y轴位置则代表着片断的长度。
得到的图形呈“V形图”,因为转录因子保护的最小DNA区域位于V形曲线的顶点,X轴值指示片断中点、Y轴值为其长度。
基于对多于100个转录因子的V形图的计算,已知参与了核小体定位的转录因子的结合位点如Abf1和Reb1,显示了定位良好的侧翼核小体,其上面布满了亚核小体颗粒。
V形图还被用于ChIP数据,证明了接近125bp的功能着丝粒序列的三联体结构精确地对应于含Cse4着丝粒核小体的分布,由于Cbf1转录因子和着丝粒特异性Cbf3复合体的作用而立即分枝生长。
MNase-seq方法组合匹配端测序方法为表观基因组学表达谱分析提供了几种优势。
使用一种测序了的样品对不同大小的基因组片断进行作图,可以对核小体和大量非组蛋白性蛋白质的基因组分布进行评估,此方法的性价比非常优秀。
该方法并不需要表位标签或抗体,因此很容易地适用于一系列细胞类型,尤其是那些没有亲和性试剂的细胞。
对大至果蝇和小鼠的基因组上片断进行精确作图需要对每个片断末端进行少至25个循环的测序,而使用更少的循环可以减少测序的机时和成本。
尽管MNase拥有一种众所周知的AT 切割优先性,在实际应用中它会导致一种微小的作图偏倚,在有必要时可以减轻计算压力。
用于对非核小体颗粒进行MNase-seq测序的基本缺陷是,这样的颗粒的身份鉴定在单独使用这种方法的情况下是无法正式建立的,因为许多蛋白质可能与相同序列相结合。
但是,非核小体颗粒从可溶性天然染色质中的恢复提示这种材料适用于高分辨率ChIP-seq测序;事实上,它已经被成功地应用于对果蝇使用间断性RNA聚合酶II进行ChIP-seq作图。
天然染色质ChIP-seq测序(N-ChIP)的应用还为与标准交联ChIP方法相关的问题提供了解决方案,这些问题包括由甲醛处理引起的蛋白质-蛋白质交联和表位掩蔽、和声波处理引起的ChIP方法的内在低分辨率。
脱氧核苷酸酶I消解配合高通量测序(DNase-seq)DNaseI是一种非特异性核酸内切酶,基于它们对切割的过敏性,长期以来就被用于对“开放”染色质位点的作图。
运用平铺式微阵列(DNase-chip)或高通量测序(DNase-seq)进行DNaseI过敏性作图也被用来对表观基因组进行研究。
D NaseI优先地切割核小体缺失性基因组位点也就是调控元件如启动子、增强子、绝缘子和转录因子结合位点。
DNase-seq以碱基对分辨率对DNaseI消解位点进行鉴定,提供了一种与MNase-seq相逆向的方法,它推断了DNA咬合颗粒在过敏性位点之间的存在,而MNase也对这样的颗粒所保护的区域进行了作图。
Hesselberth 等人用酵母染色质的DNase-seq测序对染色质结构进行了作图,并计算预测了几种结合因子的结合位点。
粗略DNase-seq测序数据的分析揭示了总体过敏性位点内DNase保护的微小区域,很可能可以指示出转录因子结合作用。
但是,由于多种蛋白质可以与相同序列相结合,有必要整合DNase-seq测序数据和ChIP-seq测序数据来对引起特定DNase足迹的蛋白质进行定性鉴定。
对这个问题,Boyle等人近期整合了DNase-seq数据和转录因子ChIP-s eq数据来精确确定了人体细胞内几种转录因子的DNA结合作用。
他们对粗略DNase-seq数据的分析揭示了更大过敏性位点内DNase 耐受性的足迹,与Hesselberth等人的结果相似。
据ENCODE联盟统计,DNase-seq测序法也是近期人类表观基因组鉴定的核心方法。
在表观基因组学分析中,DNase-seq有几种与MNase-seq相似的优点。
由于它不依赖于抗体或表位标签,DNase- seq可以用来在一次实验中分析大量蛋白质的基因组分布,可以适用于一系列细胞类型。
但是,由于多种蛋白质可以与相同的序列进行结合,有必要整合DNase-seq数据和ChIP-seq?数据来正常地鉴定引起特定DNase保护区域的蛋白质。
运用DNase-seq测序对核小体定位进行作图也有些复杂,因为DNaseI切割核小体DNA 的分辨率有10bp。
染色质免疫沉淀配合核酸外切酶消解和高通量测序(ChIP-exo)ChIP可以将蛋白质定位于基因组上特异性位点,已经成为了广泛应用于许多生物学研究领域的表观基因组作图技术。
ChI P结合平铺式微阵列分析(ChIP-ChIP)或高通量测序(ChIP-seq)已经被大量用来研究数百种蛋白质的基因组分布。
尽管通过C hIP-chip测序和ChIP-seq测序得到了许多重要的知识,但仍然有局限性。
标准的ChIP方法应用声波处理将染色质片断化,产生了这些片断的异质性混合物。
作为使用声波处理的ChIP-seq方法中的一个标准过程,文库制备期间对200至400bp片断的大小选择更是使这个问题复杂化。
最后,大多数ChIP-seq文库以单末端模式进行了测序,这种模式只有每个DNA片断的一个末端被测序,所得到的短序列读出被计算延伸至接近每个被测序片断的大小。
总之,这些问题内在地局限了流行的全基因组ChIP方法的分辨率。
为了改善ChIP-seq测序的分辨率,Rhee和Pugh引入了一种称为ChIP-exo的技术。
ChIP-exo技术中,要在λ核酸外切酶处理后进行一种标准的X-ChIP测序。
λλ核酸外切酶可以以一种5’端到3’端的方式降解DNA,从而达到沿着每条DNA链上结合蛋白的5’端消解一定数量的碱基,其效果是在离核酸外切酶不可消解的蛋白质一定距离处产生了一种5’屏障,使得屏障的3’端序列保持完整。
在进行了特异化测序文库制备和单末端高通量测序之后,在基因组中对所得到的读出序列的5’端进行作图,高度精确地定界蛋白质-DNA交联所产生的5’端屏障,其中,峰值对代表了蛋白质结合位置,结合蛋白质的每边都有一个峰值。