下一代測序 (NGS) / 表觀遺傳學

表觀遺傳學

表觀遺傳學是研究非普通序列資訊傳遞的遺傳性狀的科學。NGS 可以評估特定的非標準表觀遺傳學效應，即發生在胞嘧啶上的甲基化量。這種甲基化在生物學上很重要，因為它可能會影響染色質包裝的程度，從而影響整個基因組區域的轉錄效率。胞嘧啶甲基化是可逆的，但在體細胞和生殖細胞中是可遺傳的。

基因組 DNA 可以用亞硫酸氫鹽處理，該方案將僅將未甲基化的胞嘧啶轉化為胸腺嘧啶。甲基化的胞嘧啶不受影響，並將繼續作為此類序列進行測序。表觀遺傳學中一種常見的 NGS 應用是將來自已知生物體的亞硫酸氫鹽處理後的讀段與參考基因組比對，以評估特定區域的甲基化程度。但是，比對的複雜性會更高，同時讀段的複雜性也會降低（幾個 C 會變成 T）。因此，對基因組 DNA 樣本進行有和沒有亞硫酸氫鹽處理的測序，該操作允許評估和標準化讀段最初在特定區域上的比對。

針對此任務存在特定短讀比對器，僅舉幾例

• erne-bs5
• Bismark
• brat-bw

典型工作流程

染色質免疫沉澱測序 (Chip-seq)

染色質免疫沉澱測序是一種有效的技術，它利用染色質免疫沉澱來研究基因組中的 DNA-蛋白質或蛋白質-蛋白質相互作用，並使用更準確、更高通量的測序方法。儘管 ChIP-chip 可用於確定蛋白質-DNA 相互作用，但 ChIP-seq 正在迅速成為全基因組定位表觀遺傳學、轉錄調控和轉錄後調控的首選方法。

ChIP-Seq 方法的目標是識別感興趣蛋白質的全基因組結合模式。涉及 ChIP-seq 管道的主要步驟將是交聯、剪下、免疫沉澱和測序。甲醛是 ChIP 方法中廣泛使用的 DNA-蛋白質交聯劑。為了執行 ChIP，用甲醛處理細胞，導致蛋白質與其相關的 DNA 序列共價交聯。然後，透過超聲處理或 MNase 消化對 DNA 進行剪下。DNA 被分解成大約 0.2 到 1.0 kb 的片段。使用免疫沉澱來純化片段化的 DNA，免疫沉澱是結合針對與 DNA 相關的蛋白質的特異性抗體的過程。純化的 DNA-蛋白質複合物被加熱，從而將蛋白質與 DNA 分離。分離片段化的 DNA，並使用下一代測序方法進行測序。基於方便性，可以分別使用 454、Solexa 或 Solid 進行測序。