發(fā)布日期：2018-09-19

　　DNA甲基化是真核生物體內(nèi)廣泛存在的一種表觀遺傳修飾，在基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控、細(xì)胞分化、基因組印跡、X染色體失活等生物學(xué)過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。由于測序技術(shù)和計(jì)算方法的局限，以往研究者獲得的是一個(gè)細(xì)胞群體的平均DNA甲基化水平。平均化的甲基化水平雖然承載著一定的信息，卻丟失了諸如不同細(xì)胞之間存在的甲基化異質(zhì)性等重要信息，而后者在胚胎發(fā)育、細(xì)胞分化過程中可能具有特殊的意義。

　　隨著單細(xì)胞測序技術(shù)的發(fā)展，已有研究者在小鼠胚胎干細(xì)胞中開展了單細(xì)胞的亞硫酸氫鹽測序（single-cell BS-seq）。中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所錢文峰研究組以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，為單細(xì)胞DNA甲基化異質(zhì)性建立了金標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上，他們優(yōu)化了從細(xì)胞群體樣品亞硫酸氫鹽測序（bulk BS-seq）數(shù)據(jù)中估計(jì)單細(xì)胞DNA甲基化異質(zhì)性的計(jì)算策略——在沒有獲得單細(xì)胞的亞硫酸氫鹽測序數(shù)據(jù)時(shí)，也可以利用細(xì)胞群體樣品亞硫酸氫鹽測序的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地定量細(xì)胞間DNA甲基化異質(zhì)性。利用這一算法，研究者成功搭建了HeteroMeth數(shù)據(jù)庫（鏈接）。該數(shù)據(jù)庫提供了來自人類、小鼠、擬南芥和水稻共141個(gè)樣品的DNA甲基化異質(zhì)性數(shù)據(jù)，可以方便地進(jìn)行查找、瀏覽和下載。該研究成果將推動(dòng)DNA甲基化修飾異質(zhì)性特征的系統(tǒng)識(shí)別，從而為細(xì)胞分化和胚胎發(fā)育過程中表觀調(diào)控機(jī)制的探索提供關(guān)鍵性支持。

　　上述研究發(fā)表于Genomics, Proteomics & Bioinformatics（DOI:10.1016/j.gpb.2018.07.002）。錢文峰研究組助理研究員郇慶和博士研究生張宇亮為該論文的共同第一作者。該研究得到中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)的資助。

　　圖：利用細(xì)胞群體樣品亞硫酸氫鹽測序的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確地定量細(xì)胞間DNA甲基化異質(zhì)性。（A） 兩段DNA區(qū)域具有相似的DNA甲基化水平，但可能具有不同的細(xì)胞間DNA甲基化異質(zhì)性。（B）利用細(xì)胞群體樣品亞硫酸氫鹽測序的數(shù)據(jù)定量細(xì)胞間DNA甲基化異質(zhì)性。（C）HeteroMeth數(shù)據(jù)庫提供了來自人、小鼠、擬南芥和水稻共141個(gè)樣品的DNA甲基化異質(zhì)性數(shù)據(jù)。

來源：中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所