معلومة

دراسة التباين اللاجيني ، هل يمكنني استخدام SNPs؟


لذلك ، أحاول دراسة آثار التباين اللاجيني على بنية الدماغ. هل يمكنني استخدام تعدد الأشكال المرتبطة بالتعبير الأعلى للجين لحساب احتمالية التعبير عن هذا الجين في منطقة الدماغ؟ ليس لدي بيانات بيئية ، فقط معلومات SNP.

نظرًا لأن علم التخلق يشير إلى الاختلافات في التعبير الجيني دون تغيير تسلسل الحمض النووي ، فأنا لا أفهم حقًا ما إذا كان يمكن أن يكون هناك اتصال.

مقدرين أي مساعدة وشكرا!


بدءاً مما يبدو أنه سؤالك الرئيسي:

هل يمكنني استخدام تعدد الأشكال المرتبطة بالتعبير الأعلى للجين لحساب احتمالية التعبير عن هذا الجين في منطقة الدماغ؟

أنصح بشدة بعدم استخدام SNPs لتحديد ما إذا كان يتم التعبير عن الجينات (على الإطلاق) في نسيج معين. لشيء واحد ، فإن SNPs التي تؤثر على التعبير (تسمى غالبًا eQTLs) عادة ما يكون لها تأثيرات + صغيرة على التعبير بدلاً من تشغيله / إيقاف وله هذا التأثير أيضًا في العديد / جميع أنواع الخلايا. ما لم يصف SNP (الفردي) بوضوح / والتحقق من صحة التأثيرات على التعبير الجيني في منطقة نسيج / دماغ معينة ، يجب أن تفترض أن لها تأثيرات عالمية.

الآن ، لحسن الحظ بالنسبة لك ، فإن التعبير الجيني في أنواع مختلفة من الخلايا والأنسجة وما إلى ذلك هو منطقة مدروسة جيدًا نسبيًا وهناك موارد متاحة للتعبير الجيني في الدماغ (ربما يكون أطلس الدماغ أقرب إلى ما قد تبحث عنه).
يمكنك استخدام هذه الموارد لتحديد الجينات التي يتم التعبير عنها في مناطق اهتمامك ومن هناك تحقق مما إذا كانت تعدد الأشكال المرتبطة بهذه الجينات مرتبطة ببعض سمات الدماغ الهيكلية التي تهمك.

هناك شيء آخر تلاحظه:
يذكر عنوان أسئلتك (بالإضافة إلى التعليقات) أنك مهتم بعلم التخلق. لا يرتبط التعبير الجيني ولا SNPs / eQTLS ارتباطًا مباشرًا بالتخلق المتوالي ، لذلك إذا كان هذا هو تركيزك الفعلي ، فيجب عليك أيضًا البحث عن بيانات ChIP-seq المتوفرة أو ما شابهها ، وتضمين ذلك أيضًا في تحليلك (ارتباط SNPs مع العلامات اللاجينية أمر صعب ولكنه ليس كذلك مستحيل)


يرتبط التباين الوراثي والجيني في GATA5 بخطر الإصابة بأمراض المعدة

يختلف معدل الإصابة بسرطان المعدة اختلافًا كبيرًا بين السكان ، حتى أولئك الذين لديهم معدلات مماثلة من عدوى الملوية البوابية. لاختبار الفرضية القائلة بأن التباين الجيني يلعب دورًا في أمراض المعدة ، قمنا بتقييم العلاقة بين الأنماط الجينية وعلم أمراض الأنسجة المعدية في مجموعة الدراسة الكولومبية ، باستخدام مجموعة التنميط الجيني لتعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة المرتبطة بالمناعة (SNPs). ارتبط اثنان من تعدد الأشكال المترادفة (rs6061243 و rs6587239) بتطور الآفات المعدية السابقة للسرطان في نموذج التأثيرات السائدة بعد التصحيح لمقارنات متعددة (ع = 2.63E-07 و p = 7.97E-07 ، على التوالي) كانت أحجام التأثير β = - 0.863 و β = -0.815 ، على التوالي ، حيث β هو تقدير للتأثير على درجات التشريح المرضي ، والتي تراوحت من 1 (عادي) إلى 5 (خلل التنسج). في مجموعة النسخ المتماثل لدينا ، مجموعة السكان الكولومبية الثانية ، ارتبط كل من تعدد الأشكال مع التشريح المرضي عند نمذجة إضافية (β = -0.256 ، 95٪ CI = -0.47 ، -0.039 و β = -0.239 ، 95٪ CI = -0.45 ، -0.024) ، و rs6587239 كان مرتبطًا بشكل كبير بنموذج التأثيرات السائدة (β = -0.330 ، 95٪ CI = -0.66 ، 0.00). نظرًا لأن مثيلة المحفز لـ GATA5 قد ارتبطت سابقًا بسرطان المعدة ، فقد اختبرنا أيضًا ارتباط حالة المثيلة بدرجات أمراض الأنسجة الأكثر تقدمًا في عيناتنا ووجدنا علاقة مهمة (p = 0.001). كشف نموذج الانحدار متعدد المتغيرات أن تأثيرات كل من مثيلة المروج و SNPs الخارجية في GATA5 كانت مستقلة. كان مصطلح تفاعل SNP-by-methylation مهمًا أيضًا. يشير هذا التفاعل بين متغيرات GATA5 و مثيلة محفز GATA5 إلى أن ارتباط أي من العاملين بتطور مرض المعدة يتم تعديله بواسطة الآخر.


خلفية

تُغذي الزراعة أكثر من سبعة مليارات شخص على هذا الكوكب [1]. في تطور الزراعة ، يعتبر التدجين من أهم الأحداث [2]. لتحسين نمو وأداء الأنواع المزروعة في البيئات الزراعية ، أجرى البشر الانتقاء الاصطناعي للأنواع البرية أثناء عملية التدجين. أدى الاختيار إلى تغيير الصفات المختلفة لتحسين الأنواع المزروعة ، مثل زيادة الغلة ، والبذور الأكبر حجمًا ، وتقليل تشتت البذور ، وتقليل سكون البذور [3]. من الناحية الجينية ، التدجين هو عملية تعديل التنوع الجيني في المجموعات المزروعة [4]. إن تحديد المواقع أو الجينات المقابلة ذات الصلة بالتدجين سيسرع من تحسين المحاصيل في المستقبل [3 ، 5].

الاستفادة من التطور السريع لتقنية التسلسل من الجيل التالي ، تم إجراء العديد من التحقيقات للانتقاء الاصطناعي على مستوى الجينوم أثناء تدجين النبات في أنواع مختلفة ، والتي حددت عددًا من عمليات مسح التدجين ووفرت موارد قيمة لتحسينات الجينوميات في تربية المحاصيل [6،7،8،9،10،11،12،13،14،15،16،17]. ومع ذلك ، ركزت معظم هذه التحقيقات على التباين الجيني. إلى جانب الاختلاف الجيني ، يلعب التباين اللاجيني أيضًا أدوارًا أساسية في العمليات البيولوجية المتنوعة [18 ، 19 ، 20]. يمكن أن تؤدي التعديلات الوراثية اللاجينية إلى تكوين الخلايا الظهارية التي يمكن توريثها بشكل مستقل [21]. علاوة على ذلك ، بالمقارنة مع التغيرات الجينية ، فإن الاختلاف اللاجيني يتطور بسرعة أكبر [22 ، 23]. قد تفسر وراثة الاختلاف اللاجيني جزئيًا الوراثة المفقودة في دراسات الارتباط على مستوى الجينوم (GWAS) للتنوع الجيني [24]. لذلك ، يمثل التباين فوق الجيني مصدرًا مهمًا للتنوع الطبيعي الذي يمكن استخدامه في برامج تربية النباتات [20 ، 22 ، 25 ، 26 ، 27].

مثيلة الحمض النووي هي واحدة من التعديلات اللاجينية التي تمت دراستها على نطاق واسع في النباتات [28 ، 29]. يمكن أن تؤثر مثيلة الحمض النووي على نشاط النسخ [29،30،31،32،33] ، التطور المورفولوجي [34،35،36،37،38] ، وتشكيل السمات الزراعية [37 ، 39 ، 40]. بالإضافة إلى ذلك ، يلعب أيضًا دورًا مهمًا في التطور [41 ، 42]. أظهرت التحليلات السكانية أن مثيلة الحمض النووي تختلف بين الأفراد داخل النوع [43 ، 44] وأن هذه الاختلافات يمكن أن تؤدي إلى اختلافات نمطية واسعة النطاق [31 ، 45 ، 46] ، مثل الكتلة الحيوية [47] ، وكفاءة استخدام الطاقة [25] ، مقاومة الأمراض [48] ، والتكيف البيئي [44 ، 49 ، 50]. لقد تم إثبات أن التدجين قد يغير ملامح مثيلة الحمض النووي [43 ، 51]. في دراسة حديثة ، تباين مثيلة الحمض النووي في كونستانس-مثل (COL) الجينات مسؤولة عن فقدان حساسية فترة الضوء أثناء تدجين القطن [52]. تشير هذه الدراسات إلى أن تباين مثيلة الحمض النووي عنصر مهم في الانتقاء الاصطناعي في تدجين المحاصيل بما يتجاوز التباين الوراثي ، وبالتالي فهو حاسم في تربية النباتات والزراعة [27].

فول الصويا (جلايسين ماكس [L.] Merr.) هو أحد أهم المحاصيل ويمثل أكثر من نصف الإنتاج العالمي للبذور الزيتية [53]. تم تدجين فول الصويا المزروع من فول الصويا البري (ج. سوجا Sieb. & amp Zucc.) في الصين منذ 5000 عام [53،54،55]. بالمقارنة مع فول الصويا البري ، يظهر فول الصويا المزروع تغيرات كبيرة في الخصائص المورفولوجية المتنوعة [16 ، 53]. لقد أوضحت تحليلات إعادة التسلسل الشاملة لفول الصويا البري والسلالات والأصناف التاريخ الديموغرافي وحددت المناطق الوراثية التي شهدت عمليات مسح انتقائية أثناء تدجين فول الصويا وتحسينه [7 ، 16 ، 56]. علاوة على ذلك ، كشف تكامل GWAS لصفات التدجين مع تحليلات مواضع السمات الكمية (QTL) السابقة أن بعض عمليات المسح الانتقائية قد تترافق مع زيادة محتوى الزيت في فول الصويا المزروع [16]. كشف تسلسل الجينوم الكامل بيسلفيت (WGBS) لـ 83 سلالة فطرية مؤتلفة من فول الصويا (RILs) أن تباين مثيلة الحمض النووي المرصود كان وراثيًا [57]. حتى الآن ، كانت أهمية epialleles في تدجين فول الصويا وتحسينه وعلاقته بالانتقاء الجيني غير معروفة إلى حد كبير. ستعزز الدراسة على مستوى الجينوم للمتغيرات اللاجينية ، جنبًا إلى جنب مع التحليلات الجينية السابقة ، فهمنا لتدجين فول الصويا وتحسينه.

هنا ، أنشأنا methylomes أحادية القاعدة من 45 مدخلًا من فول الصويا ، بما في ذلك فول الصويا البري ، والسلالات ، والأصناف المستنبتة. من خلال تحقيق شامل لتباين الميثيل ، حددنا 5412 منطقة ميثلة تفاضلية (DMRs) أثناء تدجين فول الصويا وتحسينه. يختلف التنوع الجيني بين DMRs والمناطق الجينية الانتقائية اختلافًا كبيرًا. علاوة على ذلك ، اكتشفنا أن الجينات المتعلقة باستقلاب الكربوهيدرات قد تم إثرائها بشكل كبير في DMRs التي لم تكن مرتبطة بأي اختلاف جيني ، مما يشير إلى أن تباين المثيلة قد يلعب دورًا مهمًا بشكل مستقل عن الانتقاء الجيني في تدجين فول الصويا.


الأنماط العالمية للتنوع اللاجيني البشري

اشلي ييغر
28 أغسطس 2017

ISTOCK ، BESTDESIGNS D NA مثيلة و mdashchanges على نشاط جزء من الحمض النووي دون تغيير التسلسل وقد يكون mdash مصدرًا غنيًا للمواد الخام للانتقاء الطبيعي ، كما يقول مؤلفو دراسة جديدة حللت بيانات مثيلة الحمض النووي ، والنمط الجيني ، وبيانات التعبير الجيني من خمسة أشخاص متنوعين السكان. وجدوا أن التغيرات اللاجينية على مستوى السكان تحدث أسرع بكثير من التغييرات في تسلسل الحمض النووي.

النتيجة ، نشرت في 28 أغسطس في بيئة الطبيعة وتطور أمبير، قد تقدم نظرة ثاقبة حول كيفية استجابة البشر للضغوط البيئية من خلال الاستجابات اللاجينية.

يقع الإبيجينوم في الواجهة بين الجينوم والبيئة ، لذا فإن دراسته تقدم أدلة حول الطرق المختلفة التي يستجيب بها البشر لمحيطهم ، كما يقول لويس كوينتانا مورسي ، عالم الوراثة التطورية البشرية في معهد باستور في باريس والذي لم يشارك. في الدراسة. إحدى طرق التكيف هي من خلال تباين تسلسل الحمض النووي ، والذي يمكن أن يكون الركيزة.

ويضيف: "إن فهم العوامل الدافعة للتباين في مثيلة الحمض النووي بين السكان أمر بالغ الأهمية لفهم العلاقة بين التنوع اللاجيني والتنوع الظاهري ، بما في ذلك كيفية ارتباط هذا التنوع بالمرض".

يشرح المؤلف المشارك للدراسة هانتر فريزر ، عالم الوراثة بجامعة ستانفورد ، عبر البريد الإلكتروني ، أن البحث عن الأنماط العالمية للتنوع الوراثي اللاجيني قد يكون أمرًا صعبًا. على سبيل المثال ، على الرغم من أن العلماء يعرفون أن التباين اللاجيني يلعب دورًا رئيسيًا في تنظيم النسخ ، إلا أنهم ما زالوا لا يعرفون أي مناطق معينة من الجينوم متورطة في أي جين معين ، ولا يعرفون عواقب تغيير العلامات اللاجينية مثل الحمض النووي مثيلة ، كما يقول.

أراد الفريق تحديد كيفية ارتباط التنوع اللاجيني بأنماط التباين في الحمض النووي والتعبير الجيني على نطاق عالمي. لذا نظر فريزر وزملاؤه في البيانات الوراثية والتخلقية ، وعلى وجه التحديد ، مثيلة الحمض النووي في مواقع CpG - مناطق من الحمض النووي حيث يوجد نيوكليوتيد السيتوزين بجوار الجوانين - من أفراد يمثلون خمسة مجموعات: ستة ياقوت سيبيريا ، وسبعة كمبوديين ، وسبعة باثانز باكستانيين ، وسبعة مزابيين جزائريين وسبعة مايا مكسيكيين. هذه مجموعات متميزة للغاية ، والتي ساعدت الفريق على ربط الأنماط اللاجينية بالملامح الجينية والنسخية ، كما يقول هولغر هاين من مركز ناسيونال دي أناليسي جينوميكا في برشلونة والذي لم يكن جزءًا من البحث.

كشفت النتائج عن وجود صلة قوية بين مثيلة الحمض النووي الخاصة بالسكان ومستويات الرنا المرسال والأنماط الجينية. ومع ذلك ، فإن مواقع CpG التي حدثت فيها عملية المثيلة التي كانت تتمتع بأعلى درجة من خصوصية السكان كانت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالاختلاف المحلي في نيوكليوتيد واحد (SNP) مقارنةً بربط مستويات mRNA مع SNPs المحلية. يقول الفريق إن أنماط مثيلة الحمض النووي الخاصة بالسكان يتم تفسيرها بشكل أفضل من خلال المتغيرات الجينية المحلية أكثر من مستويات التعبير الخاصة بالسكان.

نظرًا لأن تباين مثيلة الحمض النووي يبدو تحت السيطرة الجينية ، فقد يؤثر بشكل كبير على قدرة الإنسان على التكيف. يلاحظ فريزر ، مع ذلك ، أن عواقب المثيلة لا تزال غير واضحة. يقول: "من المحتمل أن معظم التباين الذي قمنا بقياسه ليس له أي تأثير مهم ، لذا فإن التحدي يكمن في معرفة المناطق الجينومية المهمة وكيف تؤثر مثيلة الحمض النووي على السمات البشرية".

للإجابة على هذا السؤال وغيره حول التنوع اللاجيني ، سيحتاج الباحثون إلى فهم أفضل لكيفية تصرف المجموعات السكانية ذات البيئات المشتركة ولكن الخلفيات الجينية المختلفة من حيث تنوع مثيلة الحمض النووي. سيحتاجون أيضًا إلى فحص المجموعات السكانية ذات الخلفيات الجينية المتشابهة ولكنها معرضة لبيئات مختلفة جدًا ، كما تقول كوينتانا مورسي ، مضيفة أن هناك "الكثير من العمل الذي يتعين القيام به". كما يشير هاين ، "ما زلنا لا نفهم تمامًا الآليات التي تدفع الاختلاف اللاجيني في المجموعات السكانية."

O. Carja et al. ، "الأنماط العالمية للتنوع اللاجيني البشري ،" بيئة الطبيعة وتطور أمبير، دوى: 10.1038 / s41559-017-0299-z ، 2017.


تحليلات تكاملية للتنوع الجيني ، والتنظيم اللاجيني ، ونسخة لتوضيح بيولوجيا حساسية البلاتين

خلفية: باستخدام البيانات الجينية والتعبير الجيني وتعبير الجينات الدقيقة (ميرنا) على مستوى الجينوم ، قمنا بتطوير نهج تكاملي للتحقيق في الأساس الوراثي والجيني لحساسية العلاج الكيميائي.

نتائج: من خلال إطار متعدد المراحل متسلسل ، حددنا الجينات و miRNAs التي يرتبط تعبيرها بحساسية البلاتين ، وقمنا بتعيينها للمواقع الجينية كمواضع للسمات الكمية (QTLs) ، وقمنا بتقييم الارتباطات بين QTLs وحساسية البلاتين. أظهر تحليل التقليب أن أعلى النتائج من نهجنا لديها معدل اكتشاف خاطئ أقل بكثير مقارنة بتلك الموجودة في GWAS التقليدية لحساسية الدواء. حدد نهجنا خمسة SNPs مرتبطة بـ 10 miRNAs ومستوى التعبير لـ 15 جينًا ، وكلها مرتبطة بحساسية carboplatin. كان أحد SNP (rs11138019) ذا أهمية خاصة ، والذي ارتبط بالتعبير عن كل من miR-30d والجين ABCD2 ، اللذين ارتبطا بأنفسهما مع كل من النمط الظاهري لعقار carboplatin و cisplatin في عينات HapMap. وجدت دراسة وظيفية أن التخلص من ABCD2 في المختبر أدى إلى زيادة موت الخلايا المبرمج في خط خلايا سرطان المبيض SKOV3 بعد علاج سيسبلاتين. تسبب الإفراط في التعبير عن miR-30d في المختبر في انخفاض تعبير ABCD2 ، مما يشير إلى وجود علاقة وظيفية بين الاثنين.

الاستنتاجات: لقد طورنا نهجًا تكامليًا للتحقيق في الأساس الوراثي والخلقي للصفات المعقدة للإنسان. تفوق نهجنا على معايير GWAS وقدم تلميحات حول الوظيفة البيولوجية المحتملة. تم التحقق من صحة العلاقات بين ABCD2 و miR-30d و ABCD2 وحساسية البلاتين بشكل تجريبي ، مما يشير إلى الدور الوظيفي لـ ABCD2 و miR-30d في الحساسية لعوامل الصفائح.


الاستنتاجات

بشكل عام ، تُظهر بياناتنا لأول مرة أنه ، بصرف النظر عن هويتهم الجينية ، يتشارك الزوجان التوأم MZ البشريان مستوى إضافيًا من التشابه على المستوى اللاجيني. يبدو أن ESS ناتج عن إنشاء حالات وراثية جينية قابلة للتوريث قبل انقسام الجنين أثناء توأمة MZ. بسبب ESS ، من الواضح أنه لا يمكن النظر إلى التوائم البشرية MZ على أنها المكافئ اللاجيني للفئران الفطرية متساوية المنشأ ، والتي تنشأ من ملقحات منفصلة. إلى الحد الذي يؤثر فيه التباين اللاجيني في ESS loci على النمط الظاهري للإنسان ، كما تشير بياناتنا ، فإن وجود ESS ينشئ رابطًا بين التطور اللاجيني المبكر للجنين ومرض البالغين وقد يثير التساؤل عن تقديرات التوريث بناءً على دراسات مزدوجة.


5 الخاتمة والتوجهات المستقبلية

من الصعب تحديد أولويات المرشحين للحصول على المتغيرات المستمدة من GWAS التنظيمية السببية ذات المصداقية العالية ، لكنهم أكثر عددًا بكثير من المتغيرات الخارجية التي تؤثر على بنية عديد الببتيد. لاختيارنا لـ 14 تعدد الأشكال التنظيمية المرتبطة بهشاشة العظام والمرتبطة بخمسة جينات من 38 BMD GWAS ، استخدمنا معايير لاجينومية ونسخة صارمة. تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أهمية عدم الاعتماد على الأساليب الحسابية مثل رسم الخرائط الدقيقة دون النظر بشكل منفصل في بيانات المعلومات الحيوية التفصيلية للتنبؤات اللاجينية والنسخية وتنبؤ TFBS لتقييم معقولية تعدد الأشكال التنظيمية المرشح ، كما يتضح من إعادة تقييم BMD-GWAS الذي تم تمييزه مسبقًا مشتق دام 2 SNP. (6)

كانت الدراسة الحالية تهدف إلى تحديد مجموعة فرعية صغيرة جدًا فقط من المرشحين الجيدين ذوي الصلة بـ ostb من أجل تعدد الأشكال التنظيمية للنسخ التي تؤثر على المخاطر الموروثة لهشاشة العظام. يمكن تمديد النهج الذي اتخذناه لتحديد أولويات الجينات المرتبطة بهشاشة العظام و SNPs الخاصة بهم من المستوى 1 للدراسات التجريبية المستقبلية لتحديد أولويات المرشحين الإضافيين لـ BMD SNPs التنظيمي من & gt3000 BMD GWAS مؤشر SNPs المرتبطة بجينات & gt2000. على سبيل المثال ، يمكن استخدام التعبير التفضيلي والميزات اللاجينية في MSC المشتق من نخاع العظم أو الغضروف بدلاً من ostb. يمكن إضافة المعلمات اللاجينية الإضافية ، مثل المناطق الخاصة بنوع الخلية من ميثلة الحمض النووي أو فرط الميثيل وملامح حلقات الكروموسوم عالية الترتيب ، حيث تصبح الملامح الجينية للخلايا ذات الصلة بالعظام متاحة.

يمكن أن يساعد توضيح المتغيرات الجينية التنظيمية المرتبطة بشدة بقابلية المرض باستخدام استراتيجيات كثيفة الوراثة اللاجينية مثل استراتيجياتنا في العثور على تعدد الأشكال من أجل التحقق التجريبي اللاحق في ثقافة الخلية وفي النماذج الحيوانية. يعد الاختبار الدقيق والمصمم بعناية للتأثيرات البيولوجية لل SNP التنظيمي المرشح المشتق من GWAS أمرًا صعبًا. من المتوقع أن تكون الاختلافات في التعبير التي تعتمد على أليل GWAS SNP صغيرة وقد تعتمد بشكل كبير على سياق الخلية والمنهجية التجريبية. نظرًا للكم الكبير من العمل لإجراء هذه الاختبارات بشكل مقنع ، فمن الضروري تضييق عدد كبير جدًا من GWAS SNPs المهمة لأفضل المرشحين باستخدام معايير بيولوجية واسعة النطاق كما فعلنا في دراسة المعلومات الحيوية هذه. يمكن اختبار تعدد الأشكال التنظيمية التي تم التحقق منها تجريبياً لاستخدامها كعلامات لتحديد الأفراد المعرضين للخطر للعلاج أو تعديلات نمط الحياة. بالإضافة إلى ذلك ، إذا تم تأكيد الإمكانات التنظيمية لجينات ncRNA الجديدة المرتبطة بـ SNPs التنظيمية المرشحة ، فيمكن دراسة هذه الجينات بشكل أكبر فيما يتعلق بمدى ملاءمتها لتطوير التدخلات الدوائية.


الطرق المستخدمة لدراسة علم التخلق

1. تحليل مثيلة الحمض النووي

تحويل بيسلفيت
يمكن الكشف عن مثيلة الحمض النووي باستخدام عدة طرق مختلفة. تتضمن إحدى التقنيات الشائعة لتقييم مثيلة الحمض النووي استخدام كيمياء ثنائي كبريتيت الصوديوم للتحويل التفاضلي لبقايا السيتوزين غير الميثيل إلى اليوراسيل ، بينما تترك السيتوزينات الميثيلية دون تعديل. يمكن بعد ذلك تحديد السيتوزينات الميثيلية من خلال طرق تحليل الحمض النووي المختلفة ، بما في ذلك PCR و qPCR والتسلسل. يمكن لهذه التقنية التحضيرية شائعة الاستخدام تحديد مواقع المثيلة الفردية وتحديد مستوى المثيلة في منطقة جينومية معينة.

تحليل الذوبان عالي الدقة
تحليل الذوبان عالي الدقة (HRM) هو التحليل النوعي لمنحنى ذوبان جزء من الحمض النووي بعد تضخيم PCR. إنها أداة بسيطة وفعالة من حيث التكلفة وسريعة لدراسة التباين الجيني. تشمل تطبيقات إدارة الموارد البشرية تحليل تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNP) ، ومسح الطفرات ، وتحديد الأنواع ، وتحليل المثيلة. لاستخدام إدارة الموارد البشرية كأداة لاجينية ، يتم معالجة الحمض النووي أولاً باستخدام ثنائي كبريتيت الصوديوم لتحويل بقايا السيتوزين غير الميثيل إلى اليوراسيل ، متبوعًا بتضخيم تفاعل البوليميراز المتسلسل. ثم يخضع منتج PCR لدرجات حرارة منخفضة ويتم الحصول على درجة حرارة الذوبان وملف منحنى الذوبان. يتم إجراء مقارنات مع عينات الحمض النووي القياسية المعروفة لتحديد المستوى النسبي للمثيلة. تدل درجة حرارة الذوبان المتنوعة من منتجات PCR الناشئة من الحمض النووي المعالج ببيسلفيت على حالة مثيلة الحمض النووي.

الترسيب المناعي للحمض النووي الميثيلي
يمكّن الترسيب المناعي للحمض النووي الميثيلي (MeDIP) الباحثين من فحص التغيرات على مستوى الجينوم في أنماط مثيلة الحمض النووي. في هذه التقنية ، يتم عزل الحمض النووي من الخلايا ويتم تقطيعه باستخدام الصوتنة. تستخدم الأجسام المضادة التي تستهدف على وجه التحديد شظايا الحمض النووي الميثلي لعزل المناطق الميثيلية. يمكن التعرف على شظايا الحمض النووي الميثلي باستخدام مصفوفات الحمض النووي الدقيقة عالية الدقة أو تقنيات تسلسل الجيل التالي. تسمح هذه التقنية للباحثين بتحديد التغيرات العالمية التي تحدث في أنماط مثيلة الحمض النووي عبر الخلايا المتنوعة.

2. تحليل تفاعلات الحمض النووي / البروتين

غالبًا ما تتم دراسة التفاعل بين البروتينات (على سبيل المثال ، الهيستونات) والحمض النووي باستخدام تقنية تُعرف باسم الترسيب المناعي للكروماتين (ChIP). ChIP هي طريقة تحضيرية تتطلب استخدام أجسام مضادة محددة للغاية موجهة ضد بروتينات ربط الحمض النووي ويمكن أن يتبعها عدد من تقنيات تحليل الحمض النووي ، بما في ذلك PCR و qPCR والتسلسل وتهجين المصفوفة الدقيقة. يمكن أن يساعد في تحديد ما إذا كانت بعض البروتينات مرتبطة بمناطق جينومية معينة ، كما أنها مفيدة أيضًا في تحديد مناطق الجينوم المرتبطة بتعديلات معينة في هيستون.

3. فحوصات إمكانية الوصول والتشكيل بالكروماتين

على غرار تقييد الوصول إلى عوامل النسخ ، لا يمكن أيضًا الوصول إلى الكروماتين المعبأ بإحكام للبروتينات الأخرى. يمكن تحديد حالات الكروماتين الأصلية تجريبياً باستخدام المقايسات التي تستجوب إمكانية الوصول إلى نوكلياز الكروماتين. نوكليازات هي إنزيمات تهضم الأحماض النووية في مكوناتها المونومرية. ومع ذلك ، فإن نوكليازات غير قادرة على هضم الكروماتين المغلق الذي يتعذر الوصول إليه ، مما يترك الحمض النووي متاحًا للفحص التجريبي اللاحق.

إمكانية الوصول إلى الكروماتين. لا يمكن الوصول إلى الحمض النووي في الهيتروكروماتين المغلق للنوكليازات وبالتالي فهو مقاوم للهضم. على العكس من ذلك ، فإن الحمض النووي في euchromatin المفتوح يمكن الوصول إليه من قبل نوكليازات ، وبالتالي فهو عرضة للهضم بوساطة نوكلياز.

EpiQ & Trade Chromatin Analysis Kit
مجموعة تحليل الكروماتين EpiQ & trade عبارة عن اختبار qPCR في الوقت الفعلي للتقييم الكمي لإمكانية الوصول إلى الكروماتين. يقيس هذا الاختبار مباشرة إمكانية الوصول إلى منطقة الحمض النووي عن طريق استخدام علاج نوكلياز متبوعًا بـ qPCR. في هذا الاختبار ، لا يمكن الوصول إلى الكروماتين المتغاير إلى نوكلياز ، مما يجعله محميًا من هضم النيوكلياز ومتاحًا لـ qPCR اللاحق. يكشف تحليل EpiQ للكروماتين المتغاير عن حدوث تحول طفيف في كمية منتج PCR بين العينات المعالجة والغير المعالجة بالنوكلياز. في المقابل ، يمكن الوصول إلى euchromatin إلى نوكلياز ، وهضمه وغير متاح لـ qPCR اللاحقة. يُظهر تحليل EpiQ للكروماتين الحقيقي تحولًا كبيرًا في دورة القياس الكمي بين عينات النيوكلياز المعالجة وغير المعالجة.

تستخدم مجموعة تحليل الكروماتين EpiQ إمكانية الوصول إلى نوكلياز للتمييز بين مناطق الكروماتين المفتوحة والمغلقة. تم إجراء تضخيم مناطق المروج القريبة لجين HBB (المرجع) الذي تم إخماده جينيًا أو جين GAPDH (الهدف) المعبر عنه بشكل أساسي في خلايا هيلا باستخدام مجموعة EpiQ و EpiQ & Trade chromatin SYBR & reg Green supermix على CFX96 & التجارة في الوقت الحقيقي نظام الكشف PCR. أ، تم حماية مناطق الكروماتين المغلقة من هضم نوكلياز وبقيت سليمة قبل التضخيم ، مما أدى إلى الحد الأدنى من التأخير في دورة القياس الكمي (Cq) (& DeltaCq = 0.58) بعد علاج نوكلياز ب، كانت مناطق الكروماتين المفتوحة عرضة لهضم نوكلياز ولم تكن متاحة للتضخيم ، مما أدى إلى تأخيرات كبيرة في Cq (& DeltaCq = 8.08) بعد علاج نوكلياز. تم استخدام مقارنة & DeltaCqs مع كفاءات التضخيم لكل هدف جيني تم احتسابه في العوامل لتحديد إمكانية الوصول إلى الجين المستهدف ، محسوبًا ليكون & gt99٪ لـ GAPDH. RFU ، وحدات الفلورة النسبية.

رقمي DNase و DNase Seq
كما تم تطوير البروتوكولات التجريبية لتمكين التحليل على مستوى الجينوم للتغيرات اللاجينية. DNase الرقمي و DNase Seq هما طريقتان تستخدمان هضم نوكلياز لتوليد خيوط DNA قصيرة من مناطق جينومية يمكن الوصول إليها من خلال نوكلياز. يتم عزل خيوط الحمض النووي القصيرة هذه وفحصها من خلال تسلسل الجيل التالي لتوفير معلومات تسلسل تفصيلية حول امتدادات الجينوم التي يمكن الوصول إليها لهضم نوكلياز. يستخدم الباحثون هذه التقنيات لمقارنة الاختلافات الهيكلية للحمض النووي بين العينات على نطاق الجينوم.

التقاط التشكل الكروموسوم (3C)
يُعتقد أن التغييرات المكانية في التوطين النووي للمناطق الجينومية تؤثر على التعبير الجيني. تجلب حلقات الكروماتين مواقع من مواقع كروموسوم مختلفة على مقربة. يُقترح تسهيل نسخ الجينات من خلال تسهيل نقل بوليميراز الحمض النووي الريبي بين منطقتين جينوميتين. يقوم اختبار التقاط التشكل الكروموسوم (3C) بتقييم التشكل ثلاثي الأبعاد للكروماتين عن طريق فحص حلقات الكروماتين. في هذا الاختبار ، يتم تشابك الكروماتين ، ويتم تحليل الخلايا ، ثم تعريضها لهضم التقييد. تُستخدم بادئات PCR الخاصة بالجينات لفحص حلقات المناطق الجينومية التي يُفترض أنها قريبة جدًا في بعض الحالات الخلوية (تمت مراجعتها في Gavrilov et al ، 2009). تم تطوير تعديلات على فحوصات 3C لتمكين تحليلات الوراثة اللاجينية الإضافية. يتيح التقاط التشكل الصبغي الدائري (4C) للباحثين تقييم التفاعلات بين المواقع الجينية بأسلوب عالي الإنتاجية (Ohlsson et al ، 2007). توفر النسخة الكربونية لالتقاط تشكّل الكروموسوم (5C) أيضًا تحليلًا عالي الإنتاجية للتفاعلات الجينومية باستخدام تقنيات تسلسل الجيل التالي لتحديد مناطق الحمض النووي الجديدة القريبة من الخلية (Dostie et al ، 2006).


علم التخلق

علم التخلق هو دراسة التغيرات الوراثية في نشاط الجينات التي تسببها آليات أخرى غير تغييرات تسلسل الحمض النووي. يمكن أن تتضمن أبحاث التحليل الوراثي فوق الجيني دراسة التعديلات في مثيلة الحمض النووي ، وتفاعلات بروتين الحمض النووي ، وإمكانية الوصول إلى الكروماتين ، وتعديلات هيستون ، وأكثر من ذلك.

تقدم Illumina مجموعة واسعة من أدوات تحليل تسلسل الجيل التالي (NGS) - وأدوات التحليل الوراثي اللاجيني القائمة على المصفوفة والتي توفر حلولًا قوية وسهلة الاستخدام وفعالة من حيث التكلفة لدراسة هذه التعديلات اللاجينية وتأثيرها على تنظيم الجينات. من خلال العمل مع خبراء متخصصين في علم الوراثة الوراثي ، تضمن شركة Illumina أن تلبي حلولها احتياجات المجال سريعة التطور.

صورة أكمل لتنميط التعبير الجيني

يناقش هذا الكتاب الإلكتروني تطبيقات علم الجينوم في التعبير الجيني وبحوث التنظيم. شاهد كيف يمكن لسير العمل أن يؤثر على نتائج الدراسة.

تقنيات التحليل الجيني الرئيسية

تحليل مثيلة الحمض النووي

التحقيق في أنماط المثيلة كميًا عبر الجينوم باستخدام تقنيات التسلسل والمصفوفة.

تحليل تفاعل الحمض النووي والبروتين

اكتساب نظرة ثاقبة على تفاعلات البروتين والحمض النووي. التحقيق في التأثير المحتمل لتعديلات الكروماتين والتغيرات الهيكلية المحلية على التعبير الجيني.

تحليل إمكانية الوصول إلى الكروماتين

استخدم ATAC-Seq لتقييم مناطق الكروماتين المفتوح عبر الجينوم. يمكن إجراء ATAC-Seq على مجموعات الخلايا السائبة أو الخلايا المفردة بدقة عالية.

بحث متميز في علم التخلق

علم التخلق من الانبثاث

يستخدم الباحثون مصفوفات مثيلة و NGS للتحقيق في الوراثة اللاجينية وراء ورم خبيث السرطان.

NGS يثبت أنه لا يقدر بثمن لاكتشاف العلامات الحيوية

يستخدم الباحثون NGS لدراسة تفاعلات بروتين الحمض النووي ، وتحليل التعبير الجيني ، وتقييم exons الترميز.

علم التخلق والسمنة

تحدد دراسات الارتباط على مستوى Epigenome اضطراب إشارات الخلية الذي يحتمل أن يساهم في التأثيرات السلبية لمؤشر كتلة الجسم المرتفع.

المشهد التنظيمي لـ A. thaliana

في النباتات ، تكون إمكانية الوصول إلى الكروماتين - العلامة الأساسية للحمض النووي التنظيمي - ثابتة نسبيًا عبر الأنسجة والظروف. قد ترجع ندرة المواقع التي يمكن الوصول إليها والتي تكون ديناميكية أو خاصة بالأنسجة جزئيًا إلى عدم تجانس الأنسجة في الدراسات المجمعة السابقة.

انضم إلينا في هذه الندوة عبر الويب حول الخلية الواحدة ATAC-Seq نبات الأرابيدوبسيس thaliana. يناقش المتحدثون إطارًا تحليليًا لاستنتاج الشبكات التنظيمية التي تحكم تطوير المصنع.

الحلول ذات الصلة

علم التخلق السرطاني

يمكن أن توفر دراسات التغيرات اللاجينية في السرطان ، مثل المثيلة الشاذة وربط عامل النسخ ، نظرة ثاقبة لمسارات الأورام السرطانية المهمة. تعرف على المزيد حول التغيرات اللاجينية في السرطان.

بحوث الأمراض المعقدة

يمكن أن يساعد التنميط الميثيل على مستوى الجينوم الباحثين على فهم الآليات الكامنة وراء الأمراض المعقدة. تم ربط المثيلة الشاذة بالاضطرابات المعقدة مثل مرض الزهايمر والربو. تعرف على المزيد حول أبحاث الأمراض المعقدة.

هل أنت مهتم بتلقي النشرات الإخبارية ودراسات الحالة والمعلومات حول تقنيات التحليل الجيني؟ أدخل عنوان بريدك الالكتروني.

مصادر إضافية

خارطة طريق Epigenome

مجموعة من الأوراق البحثية التي تميز بشكل منهجي المناظر الطبيعية اللاجينومية في الأنسجة والخلايا البشرية الأولية.

مساهمات جينية في الإدمان

تناقش ماريلي مورغان استخدام NGS لربط التوقيعات اللاجينية بمسح صور الدماغ لمدمني المواد.

التغذية: المسألة فوق العقل

مراجعة للبحوث الحالية في تأثير علم التخلق على صحة الإنسان.

التغذية: المسألة فوق العقل

تعلم علم التخلق

مبادرة ممولة من SEPA في مركز تعليم العلوم الوراثية بجامعة يوتا.

الطبع مقابل التطبع

مقدمة في علم التخلق والدور الذي يلعبه في السرطان والأمراض الوراثية والتطور.

الطبع مقابل التطبع

دليل حقل الميثيل

دليل شامل حول طرق الميثلة القائمة على الصفيف والتسلسل.

مخطط Epigenome

كونسورتيوم يولد 100 إبيجينوم مرجعي لفهم تنشيط الجينات والقمع في الخلايا البشرية السليمة والمريضة.

مراجع

* حسابات البيانات في الملف. Illumina، Inc. ، 2017.

للاستخدام البحثي فقط

ليس للاستخدام في إجراءات التشخيص باستثناء ما هو مذكور على وجه التحديد.

تقنيات مبتكرة

هدفنا في Illumina هو تطبيق تقنيات مبتكرة لتحليل التباين الجيني والوظيفة ، مما يجعل الدراسات الممكنة التي لم يكن من الممكن تخيلها حتى قبل بضع سنوات فقط. من المهم بالنسبة لنا تقديم حلول مبتكرة ومرنة وقابلة للتطوير لتلبية احتياجات عملائنا. بصفتنا شركة عالمية تضع قيمة عالية للتفاعلات التعاونية ، والتسليم السريع للحلول ، وتوفير أعلى مستوى من الجودة ، فإننا نسعى جاهدين لمواجهة هذا التحدي. تعمل تقنيات التسلسل والصفيف المبتكرة من Illumina على تعزيز التقدم الرائد في أبحاث علوم الحياة ، والجينوميات الانتقالية والمستهلكين ، والتشخيص الجزيئي.


التحقيق في النيوكلوتايد المسبب للأمراض في هليكاز BLM وعواقبها البيولوجية من خلال النهج الحسابي

يلعب بروتين هليكاز BLM دورًا حيويًا في تكرار الحمض النووي والحفاظ على السلامة الجينية. أدى التباين في جين هليكاز BLM إلى حدوث عيوب في آلية إصلاح الحمض النووي وتم الإبلاغ عن ارتباطه بمتلازمة بلوم (BS) والسرطان. على الرغم من التحقيق المكثف لبروتينات الهيلياز في البشر ، لم يتم إجراء أي محاولة سابقًا لتحليل تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs) لجين BLM بشكل شامل. في هذه الدراسة ، تم إجراء تحليل شامل لـ SNPs على جين BLM لتحديد وتوصيف والتحقق من صحة SNPs المسببة للأمراض باستخدام الأساليب الحسابية. لقد حصلنا على بيانات SNP من الإصدار 150 من قاعدة بيانات dbSNP وقمنا بتعيين هذه البيانات إلى الإحداثيات الجينية لنسخة "NM_000057.3" التي تعبر عن هليكاز BLM (P54132). كان هناك 607 SNPs تم تعيينها بشكل خاطئ ، و 29 SNPs تم تعيينها على الهراء ، و 19 SNPs تم تعيينها لمناطق 3'-UTR. في البداية ، استخدمنا العديد من أدوات الإجماع من SIFT و PROVEAN و Condel و PolyPhen-2 ، والتي زادت معًا من دقة التنبؤ وحددت 18 SNPs غير مترادفة شديدة الإمراض (nsSNPs) من 607 SNPs. Subsequently, these 18 high-confidence pathogenic nsSNPs were analysed for BLM protein stability, structure-function relationships and disease associations using various bioinformatics tools. These 18 mutants of the BLM protein along with the native protein were further investigated using molecular dynamics simulations to examine the structural consequences of the mutations, which might reveal their malfunction and contribution to disease. In addition, 28 SNPs were predicted as "stop gained" nonsense SNPs and one SNP was predicted as "start lost". Two SNPs in the 3'UTR were found to abolish miRNA binding and thus may enhance the expression of BLM. Interestingly, we found that BLM mRNA overexpression is associated with different types of cancers. Further investigation showed that the dysregulation of BLM is associated with poor overall survival (OS) for lung and gastric cancer patients and hence led to the conclusion that BLM has the potential to be used as an important prognostic marker for the detection of lung and gastric cancer.

بيان تضارب المصالح

الكتاب يعلن لا تضارب المصالح.

الأرقام

Flow chart of the in silico analysis of pathogenic SNPs in the BLM…

Sequence logo for 16 chosen…

Sequence logo for 16 chosen SNP positions in BLM helicase sequence alignment. ال…

Various domains were observed in…

Various domains were observed in the BLM helicase crystal structure. (PDB id: 4O3M).…

Variation in rmsd values with…

Variation in rmsd values with respect to time during simulations. Black lines correspond…

RMSF values calculated for each…

RMSF values calculated for each Cα atom with respect to residue. Black lines…

Domain wise rmsd plots for…

Domain wise rmsd plots for mutants destabilizing the complete BLM structure. Black line…

Interactions observed in the final…

Interactions observed in the final conformations of mutants C1055R and C1055Y.

كابلان Meier curves showing…

كابلان Meier curves showing the association of BLM mRNA expression and survival…

BLM mRNA expression level in…

BLM mRNA expression level in normal tissues (N) and different cancer (T) samples.…

Structural functional consequences of nsSNPs…

Structural functional consequences of nsSNPs on BLM helicase protein based on multiple computational…


شاهد الفيديو: ما هي الخلية . و ما الفرق بين الخلية الحيوانية و الخلية النباتية !. عالم الخلايا (كانون الثاني 2022).