表观遗传学

概述

通过不改变DNA序列的化学修饰影响基因表达。

表观遗传变化，如DNA甲基化和组蛋白修饰，代表了调节DNA转录的可遗传信息层。在许多生物体中，这些变化对于理解基因调控和表达至关重要。表观遗传失调，如DNA的甲基化(CpG)、组蛋白的修饰、microRNAs的结合以阻止翻译、短干扰RNA (siRNA)的转录后沉默以及非编码RNA (ncRNAs)对染色质结构的修饰，与包括癌症在内的几种疾病有关。表观遗传学研究可以揭示表达表型的变异，x染色体失活和转录错误。

表观遗传分析

基于阵列和下一代测序(NGS)的方法都用于研究表观遗传修饰。有三种常见的基于ngs的表观遗传分析方法:methyl-seq, ChIP-seq和ATAC-seq。

Methyl-seq用单核苷酸分辨率研究基因组的甲基化状态。该方法采用亚硫酸氢盐处理，将胞嘧啶残基转化为尿嘧啶，而甲基化残基则未修饰。目前已经开发了几种甲基测序策略，包括全基因组亚硫酸氢盐测序(WGBS)和还原亚硫酸氢盐测序(RRBS)，后者富集了CpG岛。

ChIP-seq将染色质免疫沉淀(ChIP)与NGS结合，以识别整个基因组中dna相关蛋白的结合位点，并通常用于绘制组蛋白修饰和转录因子。这种方法依赖于靶向抗体选择来丰富与特定蛋白质结合的感兴趣的DNA片段。

ATAC-seq，一种转座酶可达染色质测序的方法，确定染色质可达性区域，并映射DNA结合蛋白，以识别活性启动子，增强子和其他独联体监管元素。这种方法通过允许生成只有5万个细胞的测序文库，改变了基因调控的分析。

由于表观遗传分析通常涉及超低输入DNA，从有限的材料构建高质量的文库是至关重要的。罗氏测序解决方案有许多解决方案设计用于目标富集，文库制备和优化文库质量的表观遗传工作流程。的KAPA HyperPrep工具包适合ChIP-seq和methyl-seq应用，因为它可以实现更高的适配器连接库产量和更低的扩增偏置。这意味着更高的库多样性、更低的重复率和更统一的覆盖范围，特别是对于低输入样本。对于甲基序列研究，KAPA HiFi尿嘧啶+HotStart DNA聚合酶对亚硫酸盐转化文库的扩增至关重要，因为它对尿嘧啶残基具有耐受性。KAPA HiFi HotStart ReadyMix可用于ATAC-seq和ChIP-seq库的扩增，以提供更好的序列覆盖和减少偏差。