表觀遺傳學(xué)（Epigenetics）是指非DNA序列變化導(dǎo)致的可遺傳的基因功能變化。DNA在細(xì)胞核中纏繞在八聚體組蛋白上，組蛋白經(jīng)螺旋、超螺旋折疊壓縮成為致密的染色質(zhì)，這種特殊的三維結(jié)構(gòu)對(duì)基因的表達(dá)調(diào)控有著重要影響，正確解讀這種三維結(jié)構(gòu)折疊形成的原因和作用成為了當(dāng)前表觀遺傳學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。

主要技術(shù)有：DNA甲基化測序、Hi-C、ChIP-seq、ATAC-seq

 

一、DNA甲基化測序

DNA甲基化測序（Whole Genome BisulfiteSequencing，WGBS）被視為甲基化測序的“金標(biāo)準(zhǔn)”，其原理是用亞硫酸氫鈉（Sodium Bisulfite）處理，將基因組中未發(fā)生甲基化的C堿基轉(zhuǎn)化成U，經(jīng)過PCR擴(kuò)增后變成T，與原本具有甲基化修飾的C堿基區(qū)分開，結(jié)合高通量測序，來判斷CpG/CHG/CHH位點(diǎn)是否發(fā)生甲基化。從而揭示甲基化變化調(diào)控基因表達(dá)的機(jī)制。

 

二、Hi-C

High-throughput Chromosome Conformation Capture，高通量染色體構(gòu)象捕獲，該技術(shù)可用來研究細(xì)胞核內(nèi)全基因組三維空間結(jié)構(gòu)，描繪染色質(zhì)高級(jí)空間結(jié)構(gòu)，解析調(diào)控元件與靶基因互作調(diào)控基因表達(dá)機(jī)制；可用來輔助動(dòng)植物基因組組裝工作。

 

 

三、ChIP-seq

Chromatin Immunoprecipitation sequencing，染色質(zhì)免疫共沉淀測序，是研究體內(nèi)DNA與蛋白質(zhì)相互作用的經(jīng)典方法，在組蛋白特異性修飾位點(diǎn)和轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)具有廣泛的應(yīng)用，能夠找到轉(zhuǎn)錄因子下游調(diào)控的靶基因，進(jìn)一步闡明生物學(xué)機(jī)制。 

其原理是通過甲醛交聯(lián)細(xì)胞，固定目標(biāo)蛋白與DNA，將染色質(zhì)超聲打斷成一定長度的小片段，使用特異性抗體獲得免疫沉淀復(fù)合體，解交聯(lián)后回收構(gòu)建二代測序文庫，進(jìn)行高通量測序并結(jié)合生物信息學(xué)分析獲得目標(biāo)蛋白的結(jié)合位點(diǎn)。

 

四、ATAC-seq

染色質(zhì)是由DNA、組蛋白、非組蛋白及少量RNA組成，可分為常染色質(zhì)和異染色質(zhì)兩種類型。常染色體為可及性染色質(zhì)，其染色質(zhì)纖維相對(duì)處于伸展?fàn)顟B(tài)，轉(zhuǎn)錄活躍；異染色質(zhì)維為可及性染色質(zhì)，沒有轉(zhuǎn)錄活性。染色質(zhì)開放區(qū)域允許DNA聚合酶、轉(zhuǎn)錄因子和轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子結(jié)合。

ATAC-seq是利用Tn5轉(zhuǎn)座酶來研究染色質(zhì)可及性區(qū)域的一種技術(shù)，其原理為Tn5轉(zhuǎn)座酶只對(duì)開放區(qū)域的染色質(zhì)DNA進(jìn)行切割，對(duì)切割下來的DNA片段進(jìn)行建庫、測序和生物信息學(xué)分析，從而獲得開放染色質(zhì)的信息。

 

來自SCIENCE

 

 

技術(shù)路線