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目的: DNA甲基化是表观遗传调控的重要模式之一,是调控基因表达的关键因素。本研究的目的是研究腭裂形成过程中易感基因的 DNA 甲基化水平,探索在腭裂形成过程中的甲基化调控机制。 方法: 1. 建立全反式维甲酸诱导的C57BL/6J胚鼠腭裂模型,在妊娠10.5天(GD10.5),对实验组按照70 mg/kg维甲酸灌胃,对照组用玉米油0.2ml灌胃。分别于GD13.5、14.5、16.5处死实验孕鼠,在显微镜下提取胚鼠腭胚组织,新鲜腭胚组织标本取下立即放入无菌冻存管并置于液氮冻存,后移至-80℃冰箱中保存用于后续测序。 2. 提取样本 DNA 后,使用甲基化依赖性限制酶(MethylRAD,FspEI)和高通量测序技术(HiSeq X Ten)测序,与参考序列比对及组间比较: (1)全基因组的甲基化水平; (2)甲基化位点在基因功能元件及染色体上的分布; (3)差异甲基化位点及甲基化差异基因在基因功能元件及染色体上的分布,并分析甲基化水平变化; (4)对差异甲基化位点相关基因和甲基化差异基因进行GO和 KEGG富集分析。 结果: 1. 本研究我们从样本中共产生了 2,467,124,440 个clean reads;共检出 14,421,499 个CCGG甲基化位点和1,252,401个CCWGG甲基化位点,CCGG位点的平均测序深度显著高于CCWGG位点;共检出41,348 个CCGG差异甲基化位点和6,425个 CCWGG差异甲基化位点,检出1,497个甲基化差异基因。 2. 通过与参考序列比对,我们发现: (1)CCGG/CCWGG甲基化位点在染色体上较为均匀的分布,大多数染色体上的位点甲基化峰值分析显示实验组大于对照组,且位点分布密度分析显示实验组大于对照组; (2)基因组功能元件的甲基化位点分布表明:内含子和基因间区的甲基化位点(CCGG/CCWGG)大于所有DNA元件的其他区域。 3. 通过组间比较,我们发现: (1)CCGG/CCWGG差异甲基化位点在染色体上较为均 匀的分布;在基因功能元件上主要分布在内含子和基因间区; (2)在 GD13.5,甲基化水平上调的差异甲基化位点数量显著大于其他时间组,并主要集中在CCGG位点; (3)甲基化水平有差异的基因在染色体上较为均匀的分布。 4. GO 功能富集和 KEGG 通路富集分析差异甲基化位点所在基因及甲基化差异基因(P≤0.05,log2FC>1),筛选出6个可能参与腭裂形成的相关的基因Fgf16,Jarid2,Kdm6a, Nr3c1,Tbx22,Trp53,并发现: (1)Fgf16在GD14.5天,甲基化水平上调; (2)Jarid2在GD14.5天,甲基化水平下调; (3)Kdm6a在GD14.5天,甲基化水平下调; (4)Nr3c1在GD16.5天,甲基化水平下调; (5)Tbx22在GD13.5天,甲基化水平上调; (6)Trp53在GD14.5天甲基化水平上调。腭裂形成的相关的通路主要有MAPK、Wnt、TGFβ信号通路。 结论: DNA甲基化在腭裂形成过程中起重要调控作用,相关基因的异常甲基化可能是腭裂发生的重要原因。