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Genome Res:科学家揭示遗传性疾病的发病机制

来源:生物谷 2014-09-04 09:28

2014年9月4日 讯 /生物谷BIOON/ --1957年,发育生物学家Conrad Waddington发表了一篇短评揭示了何谓表观遗传谱,短评中他提出了细胞如何通过细胞分化来移动,最终分化形成血液、肾脏或者心脏细胞;而此时,揭示细胞分化的机理及是否其可以回到最原始未分化的状态却无人知晓,而回答上述问题的答案或许为解决人类的健康问题,比如癌症或遗传性疾病将带来巨大帮助。

近日,刊登在国际杂志Genome Research上的一篇研究论文中,来自弗吉尼亚理工大学生物信息学研究所的研究人员就揭示了DNA甲基化过程中所涉及的生化过程。研究者Xie表示,我们利用了一种新型技术来研究人类机体整个基因组的甲基化过程,旨在追踪隐藏在癌症或其它疾病背后的重要遗传谱系。

目前研究人员已经开始发现,表观遗传学在揭示细胞发育及其基因表达上扮演着重要的作用,表观遗传的改变并不会在DNA序列水平上发生,其会改变染色质,进而直接改变基因的表达情况。DNA的甲基化,即往DNA上添加一个甲基基团,其也是基因表达被改变的方式之一。

DNA甲基化的模式可以遗传,而从甲基化模式开始对癌症的发生进行追踪研究或许也可以帮助细胞分化至特定的组织,但是截止到现在研究者们尚未成功地对甲基化模式的遗传进行过追踪;研究者Xie及其团队也是第一次利用发夹亚硫酸盐测序的技术在整个基因组上对甲基化模式进行研究分析。

这项研究中,研究者得到了很多有意思的发现,比如精确的甲基化遗传高度依赖于特殊的反式作用因子结合到局部序列上;另外研究人员开发的这种新型的发夹亚硫酸盐测序技术也为进行DNA甲基化的深入研究提供了一定的技术力量。最后研究人员表示,本文的研究或许可以帮助我们理解癌症的发生机制及其同环境因子的关系,为后期开发新型抗癌疗法将会提供新的线索和数据。(生物谷Bioon.com)

The dynamics of DNA methylation fidelity during mouse embryonic stem cell self-renewal and differentiation

Lei Zhao1,6, Ming-an Sun2,6, Zejuan Li3,6, Xue Bai1, Miao Yu4, Min Wang2, Liji Liang1, Xiaojian Shao1, Stephen Arnovitz3, Qianfei Wang1, Chuan He4, Xuemei Lu1, Jianjun Chen3 and Hehuang Xie1,2,5

The faithful transmission of DNA methylation patterns through cell divisions is essential for the daughter cells to retain a proper cell identity. To achieve a comprehensive assessment of methylation fidelity, we implemented a genome-scale hairpin bisulfite sequencing approach to generate methylation data for DNA double strands simultaneously. We show here that methylation fidelity increases globally during differentiation of mouse embryonic stem cells (mESCs), and is particularly high in the promoter regions of actively expressed genes and positively correlated with active histone modification marks and binding of transcription factors. The majority of intermediately (40%–60%) methylated CpG dinucleotides are hemi-methylated and have low methylation fidelity, particularly in the differentiating mESCs. While 5-hmC and 5-mC tend to coexist, there is no significant correlation between 5-hmC levels and methylation fidelity. Our findings may shed new light on our understanding of the origins of methylation variations and the mechanisms underlying DNA methylation transmission.

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