MBRidge：一种准确、单碱基分辨率的全基因组DNA甲基化检测新方法

• 作 者: 蔡万世
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2015年期
• 关键词: DNA甲基化 高通量测序 单碱基分辨率 全基因组 功能注释

细胞或组织在环境的影响下或发育过程中，往往伴随着一定程度的DNA甲基化修饰的改变。DNA甲基化的变化可呈现全基因组的分布，与各种生物学进程密切相关。因此，进行全基因组范围内DNA甲基化修饰（DNA甲基化组）的检测，对揭示DNA甲基化在生命过程中的作用具有重要帮助。然而，现有DNA甲基化组检测方法尚不能同时满足全基因组的覆盖、单碱基分辨率及低廉的成本。　　本文通过对现有MeDIP-seq的文库制备方法进行改进，引入羟甲基化修饰的建库接头和亚硫酸盐处理步骤，并在数据分析方法中采用岭回归的校正方法，最终开发出一种新的DNA甲基化组检测方法——MBRidge。MBRidge能够实现对被测样本基因组胞嘧啶—鸟嘌呤二核苷酸(CpG)的全覆盖、单碱基分辨率，针对人类样本只需要全基因组DNA甲基化测序技术(MethylC-seq)1/10的数据量。利用人卵巢上皮细胞系T29为材料，我们对其DNA甲基化组进行了MBRidge以及现有主流的DNA甲基化组检测方法（MethylC-seq、RRBS和MeDIP-seq）的测序，并对各个方法进行了系统的比较。结果提示，我们的MBRidge与MethylC-seq的结果高度一致（Pearson相关性系数达0.90），分辨率优于MeDIP-seq，对基因组CpG的检测率高于RRBS。随后，我们对T29经HRAS突变体转染后的癌化细胞系——T29H进行了MBRidge测序，并分析得到了由HRAS突变体介导的卵巢癌发生发展相关的差异DNA甲基化组。接着，通过对差异DNA甲基化组进行功能注释和与转录组的关联分析，我们发现DNA甲基化的改变与癌症相关的信号通路、代谢、钙信号及细胞周期等生命进程密切相关，一定程度上揭示了DNA甲基化在卵巢癌发生发展过程中的所发挥的作用。同时，我们发现启动子区域DNA甲基化与基因表达的负相关性，取决于差异甲基化区域与转录起始位点的距离，即距离越近，负相关性越显著。综上所述，本文开发的MBRidge，是一种高效的、低成本的DNA甲基化组检测新方法，对于DNA甲基化组的研究具有广阔的应用价值。