DNA甲基化是最早發(fā)現(xiàn)的表觀遺傳標(biāo)記之一，在真核細(xì)胞基因表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮重要作用。隨著DNA甲基化檢測技術(shù)的進(jìn)步，研究發(fā)現(xiàn)DNA甲基化具有完全甲基化和半甲基化兩種狀態(tài)，以及可以穩(wěn)定遺傳的半甲基化修飾。關(guān)于DNA半甲基化是否具有獨(dú)特的生物學(xué)功能仍有爭議，因而需要對DNA半甲基化進(jìn)行研究。此外，傳統(tǒng)的基于堿基化學(xué)轉(zhuǎn)化的甲基化測定技術(shù)對DNA造成較大損傷，因此亟需開發(fā)更為溫和高效的半甲基化測定方法。

中國科學(xué)院北京基因組研究所（國家生物信息中心）徐晨歡團(tuán)隊(duì)，利用特異性識別DNA單鏈甲基化的限制性內(nèi)切酶MspJI，開發(fā)了不依賴于堿基轉(zhuǎn)化的半甲基化測定技術(shù)——Mhemi-seq（MspJI-assisted hemi-methylation sequencing）。相較于傳統(tǒng)DNA甲基化測定技術(shù)，Mhemi-seq具有兩個優(yōu)點(diǎn)：一是Mhemi-seq不依賴于堿基轉(zhuǎn)化，避免了對DNA造成損傷，因此可更高效的對微量DNA中CpG的甲基化狀態(tài)進(jìn)行鑒定；二是Mhemi-seq可以通過對MspJI酶切位點(diǎn)的分析，直接實(shí)現(xiàn)對單CpG上半甲基化狀態(tài)的鑒定。

科研人員將Mhemi-seq應(yīng)用于淋巴母細(xì)胞系GM12878以及兩種人源胚胎干細(xì)胞H1和H9，并建立了這三種細(xì)胞的甲基化和半甲基化圖譜。Mhemi-seq生成的甲基化圖譜與堿基化學(xué)轉(zhuǎn)化方法得到的甲基化圖譜基本一致，證明Mhemi-seq可以準(zhǔn)確的捕捉到單CpG分辨率的DNA甲基化狀態(tài)。研究對Mhemi-seq的結(jié)果進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，半甲基化CpG可以抑制轉(zhuǎn)錄因子CTCF的結(jié)合和PCGF1調(diào)控的基因表達(dá)，且其抑制程度與完全甲基化較為相似，暗示半甲基化或可實(shí)現(xiàn)通常DNA甲基化對基因表達(dá)的調(diào)控作用。此外，該研究利用Mhemi-seq，在反轉(zhuǎn)座子Alu原件上發(fā)現(xiàn)了一類和Alu表達(dá)相關(guān)的特殊DNA半甲基化。

綜上所述，Mhemi-seq可以精準(zhǔn)高效的鑒定基因組中CpG的甲基化和半甲基化狀態(tài)，為DNA甲基化研究領(lǐng)域提供了新的便捷工具。

1月24日，相關(guān)研究成果以Uncovering the roles of DNA hemi-methylation in transcriptional regulation using MspJI-assisted hemi-methylation sequencing為題，發(fā)表在《核酸研究》（Nucleic Acids Research）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等的支持。

論文鏈接

Mhemi-seq實(shí)驗(yàn)原理（上）及半甲基化在CTCF結(jié)合和PCGF1調(diào)控的基因表達(dá)中的作用（下）

來源：中科院