基于全基因组甲基化测序技术探究益气养阴祛瘀方治疗原发性干燥综合征的疗效机制

[目的]评价益气养阴祛瘀方治疗原发性干燥综合征(primary Sj?gren’s syndrome,pSS)的疗效,并通过全基因组甲基化测序(whole genome bisulfite sequencing,WGBS)技术研究中医药疗效相关的表观遗传标志。[方法]纳入50例pSS患者,分为中药组30例和西药组20例,对治疗前及治疗12周后的临床信息进行病情评估,并分析疗效。从中药组中选取3例有效患者,对其中药治疗前后的全血样本进行WGBS,通过甲基化位点分析,差异甲基化关联基因的基因本体(gene ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)和分子特征数据库(The Molecular Signatures Database,MSigDB)富集分析等,研究疗效相关差异甲基化基因及路径。[结果]与中药治疗前组比较,中药治疗12周后组干燥综合征疾病活动指数(Sj?gren’s syndrome disease activity index,SSDAI)、血沉(erythrocyte sedimentation rate,ESR)、免疫球蛋白G(immunoglobulin G,IgG)水平显著降低(P<0.05);与西药治疗前组相比,西药治疗12周后组SSDAI、ESR水平明显下降(P<0.05)。中药治疗12周后组与西药治疗12周后组比较,SSDAI、ESR等指标差异均无统计学意义(P>0.05)。WGBS共识别到29个差异甲基化区域(differentially methylated regions,DMRs),主要集中在重复元件和蛋白编码基因的位点上,共覆盖了68个基因,包括了mRNA、长链非编码RNA(long noncoding RNA,lncRNA)和circRNA三种RNA类别。富集分析提示,治疗作用与抗原处理和呈递、干扰素相关通路、辅助性T细胞(helper T cell,Th)1和Th2细胞分化等路径密切相关。[结论]益气养阴祛瘀方能调节DNA甲基化,从而抑制pSS患者体内免疫应答反应,发挥治疗作用。

全基因组甲基化测序比对软件在植物数据分析中的性能评估

DNA甲基化作为一种表观遗传修饰,在植物的生长、发育和逆境反应中发挥着至关重要的作用。全基因组重亚硫酸盐测序(whole genome bisulfite sequencing,WGBS)被认为是DNA甲基化研究的“金标准”,并且广泛应用于动植物的功能基因组研究。虽然目前针对WGBS已经开发了数种分析工具,但还没有全面评估这些工具在植物基因组中的分析效率。本研究通过分析拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)和大豆(Glycine max)3种主要作物的DNA甲基化数据,对DNA甲基化的4个分析工具中常用的6种比对方法(BSMAP、Bismark-bwt2-e2e、Bismark-his2、Abismal、BSSeeker2-bwt2-e2e和BSSeeker2-bwt2-local)从运行效率、内存资源利用、比对质量和甲基化位点识别等方面进行了全面的性能评估。结果显示,与另外5种甲基化比对方法相比,虽然BSMAP运存较大,但是在运行速度上表现出较高的效率,尤其在处理大规模基因组数据时具有明显的优势。此外,BSMAP在比对质量和甲基化位点识别方面也展现出较高水平,保证了结果的准确性和可靠性。值得注意的是,研究认为在选择比对工具时,还需要根据实际计算资源、研究需求以及对运行速度和内存消耗的权衡来做出合适的决策。这项研究为从事植物领域DNA甲基化研究的科研人员提供了有益的分析指导,有助于提高研究效率和结果的可信度,对深入分析植物生物学中的DNA甲基化具有重要的科学意义。

白花泡桐丛枝病发生过程中全基因组DNA甲基化差异分析

为探究泡桐丛枝病(Paulownia witches’broom,PaWB)的表观遗传机制,以白花泡桐健康苗(PF)和丛枝病苗(PFI)为材料,采用全基因组甲基化测序(WGBS)技术对白花泡桐丛枝病发生过程中全基因组DNA甲基化进行系统研究。结果表明,白花泡桐体内的DNA甲基化主要有mCG、mCHH和mCHG 3种类型;白花泡桐被植原体侵染后,C位点发生甲基化的比率下降,且发病后CHH的甲基化比率降低而CG和CHG的甲基化比率升高。此外,DNA甲基化主要发生在CG序列;差异甲基化区域(DMR)鉴定研究中共检测到了109334个DMR,其中白花泡桐患病后高甲基化DMR和低甲基化DMR分别有37408个和71926个;通过DNA甲基化和转录组的差异表达基因关联分析,找到了6个与PaWB发生相关的差异甲基化基因(DMG),功能分别涉及到植物防御反应、光合作用、植物病原互作、植物激素信号转导等生物学过程。

玻璃化冷冻牛GV卵母细胞全基因组甲基化模式初探

旨在研究玻璃化冷冻对牛GV期卵母细胞全基因组甲基化的影响。本研究收集新鲜、玻璃化冷冻的牛GV卵母细胞,采用单细胞全基因组甲基化测序(ScWGBS)技术对新鲜、玻璃化法冷冻牛GV卵母细胞的全基因组甲基化水平进行检测,旨在揭示两者DNA甲基化模式的差异。结果表明,玻璃化冷冻不会对牛GV卵母细胞的全基因甲基化水平造成显著影响。基于基因本体(GO)和信号通路(KEGG)对140个差异甲基化区域(DMRs)进行分析,发现DMRs主要参与细胞发育、细胞骨架组织等功能,主要富集在PI3K-Akt信号通路、GnRH信号通路等,并筛选出与卵母细胞成熟(TSC2)、细胞骨架(NUDC)、细胞活力(MAFK)等相关的基因。上述结果,可为提高GV卵母细胞玻璃化冷冻效率奠定信息基础和研究方向。

大鼠BMSCs与ADSCs全基因组DNA甲基化差异分析

目的:探讨BMSCs和ADSCs全基因组甲基化模式。方法:提取大鼠原代培养的BMSCs和ADSCs基因组,使用高通量测序技术检测BMSCs与ADSCs甲基化谱,筛选DNA甲基化差异基因,并对检测结果进行GO分析和Pathway分析。结果:基因组甲基化测序共检测到差异性甲基化区域112 545个,共富集到4 603条GO条目,其中610条GO条目具有显著差异(P<0.05)。通过Pathway分析可以富集到322条通路,其中有98条通路显著富集(P<0.05)。结论:BMSCs与ADSCs基因组存在大量甲基化差异位点,这些甲基化差异位点可能在BMSCs与ADSCs分化与免疫表型的差异有关。

干旱胁迫下忍冬全基因组DNA甲基化和转录组分析

目的分析干旱胁迫下忍冬Lonicerajaponica全基因组DNA甲基化水平变化、模式以及与基因表达的关系,为进一步探究忍冬响应干旱胁迫的分子机制奠定基础。方法采用全基因组重亚硫酸盐甲基化测序法(whole-genomebisulfite sequencing,WGBS),测定干旱胁迫下忍冬全基因组DNA甲基化水平,并联合转录组测序结果对差异甲基化基因相关的差异表达基因进行分析。结果干旱胁迫下忍冬整体甲基化水平普遍上升;其中CG类型甲基化水平明显高于CHG或CHH甲基化类型;对不同干旱胁迫处理下的忍冬进行差异甲基化区域(differentially methylated regions,DMR)分析,发现1935、2158和1750个差异甲基化相关基因,基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)富集分析表明,显著富集的通路主要包括亚油酸代谢,氮代谢通路和次生代谢物的生物合成通路等。通过转录组测序技术,发现差异甲基化基因相关的差异表达基因主要富集于次生代谢产物合成相关通路,同时筛选出4个在干旱胁迫下基因表达量上升显著的忍冬MYB(LonicerajaponicaMYB,LjMYB)LjMYB转录因子。结论干旱胁迫下忍冬甲基化水平上升,推测DNA甲基化调控基因表达是干旱影响金银花有效成分生物合成的作用机制之一。

糖尿病肾病患者DNA甲基化表达谱分析

目的:从表观遗传角度探索糖尿病肾病的发病机制。方法:收集糖尿病肾病、糖尿病非肾病组、正常对照组的肾组织标本,利用全基因组甲基化测序的方法,分析三组样本之间的甲基化差异,结合转录组的相关信息,分析差异甲基化对糖尿病肾病的影响。结果:糖尿病肾病患者基因组整体CpG甲基化水平明显高于糖尿病非肾病患者;糖尿病肾病患者与糖尿病非肾病患者之间的差异甲基化区域(differentially methylated regions,DMR)数目高于这两组患者与正常对照之间的DMR数目。对DMR关联到的差异基因进行GO和KEGG功能分析,发现这些差异基因主要和局灶黏连有关,其中,整合素相关基因的甲基化水平在糖尿病肾病患者和糖尿病非肾病患者之间均有显著差异。对DMR的甲基化水平和差异表达基因的表达水平之间的相互关系进行分析,发现90个DMR关联到的62个差异基因的甲基化水平和表达水平之间存在负相关。结论:糖尿病肾病患者存在明显DNA甲基化差异,DNA甲基化在糖尿病肾病发生发展中可能起重要作用。

杜仲内生菌DZSY21定殖影响玉米DNA甲基化水平的研究

DNA甲基化作为表观遗传的一种表现形式,在植物的生长发育、抗逆和抗病过程中发挥重要作用。前期研究中从杜仲体内分离筛选到一株拮抗内生芽孢杆菌DZSY21,其可在玉米中定殖,定殖后明显增强玉米抗病性。为明确内生菌DZSY21在玉米中定殖与其DNA甲基化水平的关系,该试验利用甲基敏感扩增多态性分析技术(MSAP)和全基因组DNA甲基化(WGBS)分别对内生菌DZSY21处理的玉米基因组进行DNA甲基化水平的定性和定量研究。定性和定量结果均表明拮抗菌DZSY21引入玉米植株,可引起玉米基因组DNA总甲基化水平降低;全基因组DNA甲基化(WGBS)定量测序结果显示玉米基因组DNA总甲基化水平降低了0.89%,DNA甲基化差异性区域数据库中共有5820个差异性甲基化区域(DMRs),且GO聚类分析和Pathway功能显著性富集分析结果显示DMR相关的基因主要涉及糖代谢、氨基酸合成以及蛋白激酶活性等与抗病相关的主要功能。该结果为深入研究DNA甲基化在内生菌DZSY21定殖增强玉米抗病性中的调控机制提供理论基础。