内容简介:本文深入探讨了 DNA 甲基化在生命科学领域的重要性以及传统重亚硫酸盐测序的局限性。重点介绍了 NEB 推出的 EM-seq™和 E5hmC-seq™技术,包括其原理、特点、优势以及在不同研究领域的应用案例。阐述了 EM-seq™ v2 的升级改进,展现 NEB 在甲基化测序领域的持续创新能力,为科研工作者提供全面了解这两项技术的参考。
关键词:DNA 甲基化;EM-seq™;E5hmC-seq™;酶法甲基化;表观遗传学
在生命科学领域,DNA 甲基化作为关键的表观遗传修饰之一,对基因表达调控、疾病发生发展等起着至关重要的作用。DNA 甲基化是在 DNA 甲基转移酶的作用下,将甲基基团添加到特定的 DNA 区域,通常是 CpG 岛。这种修饰能够在不改变 DNA 序列的情况下,影响基因的表达活性。在正常细胞发育过程中,DNA 甲基化模式精确调控着基因的时空表达,确保细胞的正常分化和功能维持。而在疾病状态下,如肿瘤发生过程中,DNA 甲基化模式会发生异常改变,一些抑癌基因的启动子区域可能会发生高甲基化,导致基因表达沉默,无法发挥抑制肿瘤的作用;同时,一些癌基因的甲基化水平可能降低,使其表达异常活跃,促进肿瘤细胞的增殖、侵袭和转移。因此,深入研究 DNA 甲基化对于理解生命过程和攻克疾病具有重要意义。
然而,传统的重亚硫酸盐测序(WGBS)因其对 DNA 的破坏性处理、GC 偏好性以及覆盖度不均等问题,限制了研究的准确性和效率。重亚硫酸盐处理会使 DNA 中的未甲基化胞嘧啶脱氨基转变为尿嘧啶,而甲基化的胞嘧啶则保持不变。但这种处理过程会导致 DNA 断裂和降解,尤其是对于珍贵的微量样本,如单细胞或游离 DNA(cfDNA),样本损失严重。同时,由于重亚硫酸盐对不同 GC 含量区域的处理效率不同,会产生 GC 偏好性,使得测序数据在 GC 含量高的区域覆盖度过高,而在 GC 含量低的区域覆盖度不足,影响数据的均一性和准确性。
为了更精准地解析甲基化图谱,NEB(New England Biolabs)的科学家们凭借深厚的酶学研发经验和不懈努力,于 2019 年正式推出了 NEBNext® 酶学转化法甲基化建库试剂盒(EM-seq™),成为个商业化酶法甲基化检测方案,为甲基化研究带来了变革。
EM-seq™:酶法甲基化测序
EM-seq™是 NEB 的酶法甲基化测序方法,它摒弃了传统的重亚硫酸盐处理,避免了 DNA 损伤和片段化,从而实现了对 5mC(5 - 甲基胞嘧啶)和 5hmC(5 - 羟甲基胞嘧啶)的高灵敏度、高准确性检测。自 2019 年推出以来,EM-seq™系列产品已经帮助全球众多科研工作者在甲基化研究领域取得了突破性进展,其引用文献数量已达 500+,充分体现了该技术在学术界的影响力和认可度。