一、dna甲基化概述表观遗传学是研究dna序列不发生改变的前提下,基因的表达发生可遗传变化的一门学科。表观遗传修饰的研究内容包含dna甲基化、组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化、adp-核糖基化等。dna甲基化是人类最早发现的表观遗传修饰之一,属于非组蛋白表观遗传现象。dna甲基化是指在dna甲基转移酶(dna methyltransferase, dnmts)的催化下,将一个甲基(ch3)基团共价连接到胞嘧啶的5号碳原子上,形成5-甲基胞嘧啶(5mc)的过程。哺乳动物体细胞的dna甲基化主要发生在cpg岛(cpg islands,c指胞嘧啶,g指guanine,p指连接cg碱基的磷酸)。研究结果表明,基因调控元件(如启动子)的cpg岛发生5mc修饰会在空间上阻碍转录因子复合物与dna的结合。因而dna甲基化一般与基因沉默相关,非甲基化一般与基因的活化相关,而去甲基化一般与沉默基因的重新激活相关。细胞的表观遗传修饰与细胞代谢、癌症、衰老、心血管疾病及神经退行性疾病等多种疾病相关。受环境,疾病,性别和年龄等因素影响,dna甲基化水平处于动态的变化过程。不同个体、组织与细胞之间,甚至是同一个体或细胞的不同发育时期,dna甲基化的程度和状态都可能存在差异。研究表明,dna甲基化在基因调控、蛋白质表达、胚胎发育、细胞分化、x染色体失活以及疾病和肿瘤的发生、发展等过程中起重要的调节作用。
二、dna甲基化的常见检测方法dna甲基化具有重要的生物学功能,科学家们开发了大量的方法检测dna甲基化水平。目前常见的dna甲基化测定方法包括以下几类:1.基因组甲基化水平的分析方法:包括高效液相色谱(hplc)和高效毛细管电泳法(hpce)。2.候选基因甲基化分析方法:包括甲基化敏感性限制性内切酶-pcr/southern法(msre-pcr/southern)、重亚硫酸盐测序法(bisulphite sequencing)、甲基化特异性的pcr(ms-pcr)、甲基化荧光法、焦磷酸测序(pyrosequencing)、以及结合重亚硫酸盐的限制性内切酶法(cobra)等。3.基因组范围的dna甲基化模式与甲基化谱方法:包括限制性标记基因组扫描(rlgs)、甲基化间区位点扩增(aims)、甲基化cpg岛扩增(mca)、差异甲基化杂交(dmh)、由连接子介导pcr出的hpaii小片段富集分析、以及甲基化dna免疫沉淀法等。三、使用微孔板读板机测定dna甲基化1. dna甲基化检测dna甲基转移酶催化甲基基团共价连接到胞嘧啶的5号碳原子上,形成5-甲基胞嘧啶(5mc),5mc是最早被发现,也是研究最多的修饰碱基,在基因表达调控、生物生长发育和疾病发生等过程中发挥重要作用。5-羟甲基胞嘧啶(5hmc)是在哺乳动物胚胎干细胞和人、小鼠脑细胞中表达的一种修饰,它可以把胞嘧啶羟甲基化。dna甲基化水平是一个dna甲基化和dna去甲基化的动态调控的过程。研究结果表明,5mc可以导致基因沉默或基因表达水平降低,而5hmc作为去甲基化过程的第一步,会导致基因激活或基因表达水平升高。分析5mc和5hmc在不同细胞和基因组不同区域的含量和比例,对于确认健康和疾病的细胞/组织中的甲基化修饰变化具有重要意义。高效液相色谱法(hplc),薄层色谱法(tlc)和质谱等基于层析的技术都可以被用来检测5mc和5hmc,但是它们步骤复杂,耗时,且成本较高。利用微孔板读板机(酶标仪)进行dna甲基化相关实验测定灵敏度高,特异性好,并且整个操作步骤简易,快速。可以利用molecular devices酶标仪,结合dna甲基化检测分析试剂盒,通过光吸收法或荧光法定量检测不同样本的甲基化dna(5mc)和羟甲基化dna(5hmc)。
2. dna甲基转移酶检测dna甲基化是表观遗传学的重要部分,dna甲基化模式的改变会导致肿瘤及多种疾病的发生,例如在很多肿瘤中都发现dna甲基转移酶(dnmts)的表达异常。对dna甲基转移酶的研究不仅可以揭示dna甲基化对基因表达调控的机制,对肿瘤等疾病的治疗也具有潜在意义。
作为methionine的活性形式,s-腺苷methionine(s-adenosyl-methionine,sam)在生物体内的各种代谢过程中起重要作用,参与催化人体内多种不同甲基转移酶,并且与多种甲基转移酶的活性密切相关。sam作为甲基供体,在甲基转移酶的催化作用下,可以将甲基基团转移到相应底物上,随后生成s-腺苷高半cystine(s-adenosyl-l-homocysteine,sah)。甲基转移酶通用酶活评价分析方法就是利用这一特性,通过检测sah的含量变化,从而评估催发反应中甲基转移酶的活力和反应效率等。elisa作为传统的方法,存在实验步骤多,需要经过多次洗板、加样、显色等操作步骤,耗时长,结果不稳定等不足。可以利用molecular devices酶标仪,结合均相时间分辨荧光(homogeneous time-resolved fluorescence,htrf)的方法检测甲基转移酶,这种检测方法适合几乎所有甲基转移酶和底物的检测,操作步骤简单、灵敏度高且无放射性污染。
优势:•拥有htrf兼容性认证,确保仪器性能•高度稳定、均质的高通量检测•使用softmax pro软件更快地获得结果