DNA甲基化是重要的表觀遺傳學標記信息,獲得全基因組范圍內所有C位點的甲基化水平數據,對表觀遺傳學的時空特異性研究具有重要意義。全基因組甲基化測序(Whole Genome Bisulfite Sequencing,WGBS)是以新一代高通量測序平臺為基礎,結合全基因組重亞硫酸鹽處理,對有參考基因組的物種在全基因組水平進行高精準甲基化研究。WGBS在基因表達調控、腫瘤研究、染色質重塑、遺傳印記、疾病研究、胚胎發育、環境與表觀遺傳和表觀異質性等方面起重要的作用,是表觀遺傳學研究的熱點。

方案設計

全基因組甲基化實驗設計思路為差異比較,常見的類型為實驗組與對照組進行兩兩比較。通過重亞硫酸鹽對基因組 DNA 進行處理,將未甲基化的 C 堿基轉化為 U 堿基,而甲基化的 C 則不會改變,進行 PCR擴增后 U 堿基會變成 T,與原本具有甲基化修飾的 C 堿基區分開來。 WGBS 精密度高,可以得到單個堿基,獲得單堿基精度生物甲基化圖譜。建議設置 3-6 個生物學重復,以減少組內誤差并增強結果的可靠性。

技術路線

技術路線

分析內容

    1.     測序數據質量評估
    2.     與參考基因組比對
    3.     甲基化位點檢測
    4.     甲基化水平分布
    5.     甲基化密度分布
    6.     甲基化組間比較分析
    7.     相關基因GO分析
    8.     相關基因KEGG分析
    9.     多樣本分析

部分分析結果展示
甲基化分布

甲基化分布

KEGG富集分析
KEGG富集分析

案例解析

利用全基因組甲基化測序繪制腫瘤微環境表觀遺傳特征譜
本研究利用 WGBS 技術,對腫瘤相關成纖維細胞 CAF 和非惡性前列腺成纖維細胞 NPF 進行甲基化檢測,篩選兩者間的差異甲基化區域 DMR,并進行 DMR 注釋。結果顯示 CAF 中的 DMR 富集發生于基因調控區域,通過與 RNAseq 的聯合分析證明這些 DMR 會對基因的轉錄產生調控作用。另外 CAF 中 DMR 基因注釋結果顯示,DMR 富集到與腫瘤相關的信號通路。CAF 中篩選到的這些 DMR 可用于進行前列腺癌的診斷。

甲基化與轉錄組聯合分析顯示DMR對DEG的調控關系

甲基化與轉錄組聯合分析顯示DMR對DEG的調控關系


參考文獻:
Pidsley R, Lawrence MG, Zotenko E, et al. Enduring epigenetic landmarks define the cancer microvironment. Genome Res ,2018.

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