วิกิพีเดียภาษาไทย
กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 13 นาที

เอพิเจโนมิกส์

เอพิเจโนมิกส์คือการศึกษาชุด การดัดแปลง เอพิเจเนติกส์ ทั้งหมด บนสารพันธุกรรมของเซลล์...

เอพิเจโนมิกส์

เอพิเจโนมิกส์คือการศึกษาชุด การดัดแปลง เอพิเจเนติกส์ ทั้งหมด บนสารพันธุกรรมของเซลล์ ซึ่งเรียกว่าเอพิเจโนมสาขานี้คล้ายคลึงกับจีโนมิกส์และโปรตีโอมิกส์ซึ่งเป็นการศึกษาจีโนมและโปรตีโอมของเซลล์[ 1 ] [ 2 ]การดัดแปลงเอพิเจเนติกส์เป็นการดัดแปลงที่ย้อนกลับได้บนดีเอ็นเอหรือฮิสโตนของเซลล์ ซึ่งส่งผลต่อการแสดงออกของยีนโดยไม่เปลี่ยนแปลงลำดับดีเอ็นเอ[ 3 ]การบำรุงรักษาเอพิเจโนมิกส์เป็นกระบวนการต่อเนื่องและมีบทบาทสำคัญในความเสถียรของจีโนมยูคาริโอตโดยมีส่วนร่วมในกลไกทางชีววิทยาที่สำคัญ เช่น การซ่อมแซมดีเอ็นเอ[ 4 ] [ 5 ]กล่าวกันว่าฟลาโวนจากพืชสามารถยับยั้งเครื่องหมายเอพิเจโนมิกส์ที่ก่อให้เกิดมะเร็งได้[ 6 ]การดัดแปลงเอพิเจเนติกส์ที่ได้รับการศึกษามากที่สุดสองอย่างคือการเมทิลเลชันของดีเอ็นเอและการดัดแปลงฮิสโตน การดัดแปลงเอพิเจเนติกส์มีบทบาทสำคัญในการแสดงออกและการควบคุมยีน และเกี่ยวข้องกับกระบวนการของเซลล์จำนวนมาก เช่นการแบ่งแยก/การพัฒนา[ 7 ]และการเกิดเนื้องอก[ 8 ]การศึกษาเอพิเจเนติกส์ในระดับโลกเพิ่งเป็นไปได้เมื่อไม่นานมานี้ผ่านการปรับใช้การทดสอบจีโนมิกส์แบบความเร็วสูง[ 9 ] [ 7 ]

เอพิเจเนติกส์

การดัดแปลงจีโนมที่เปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนซึ่งไม่สามารถอธิบายได้ด้วยการดัดแปลงลำดับดีเอ็นเอหลักและสามารถ ถ่ายทอดได้ทั้ง แบบไมโทซิสและไมโอซิสจัดเป็นการดัดแปลงเอพิเจเนติกส์ การเมทิลเลชันของดีเอ็นเอและการดัดแปลงฮิสโตนเป็นกระบวนการเอพิเจเนติกส์ที่ได้รับการศึกษาอย่างดีที่สุด[ 3 ]

การเมทิลเลชั่นของดีเอ็นเอ

การดัดแปลงเอพิเจเนติกส์ครั้งแรกที่ได้รับการศึกษาอย่างละเอียดคือการเมทิลเลชันของ DNA ดังที่ชื่อบ่งบอก การเมทิลเลชันของ DNA คือกระบวนการที่กลุ่มเมทิลถูกเพิ่มเข้าไปใน DNA เอนไซม์ที่รับผิดชอบในการเร่งปฏิกิริยานี้คือDNA เมทิลทรานสเฟอเรส (DNMTs)แม้ว่าการเมทิลเลชันของ DNA จะมีความเสถียรและถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ แต่ก็สามารถย้อนกลับได้โดยกลุ่มเอนไซม์ที่เป็นปฏิปักษ์ที่เรียกว่า DNA ดีเมทิลเลส ในยูคาริโอต การเมทิลเลชันมักพบได้บ่อยที่สุดที่ตำแหน่งคาร์บอน 5 ของสารตกค้างไซโตซีน (5mC) ที่อยู่ติดกับกัวนีนซึ่งเรียกว่า ไดนิวคลีโอไท ด์CpG [ 9 ] [ 10 ]

รูปแบบการเติมหมู่เมทิลในดีเอ็นเอมีความแตกต่างกันอย่างมากระหว่างสายพันธุ์และแม้แต่ภายในสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกัน การใช้การเติมหมู่เมทิลในสัตว์ก็แตกต่างกันมาก โดยสัตว์มีกระดูกสันหลังมีระดับ 5mC สูงที่สุด ในขณะที่ สัตว์ ไม่มีกระดูกสันหลังมีระดับ 5mC ปานกลาง สิ่งมีชีวิตบางชนิด เช่นCaenorhabditis elegansยังไม่ได้รับการพิสูจน์ว่ามี 5mC หรือเอนไซม์เมทิลทรานสเฟอเรสของดีเอ็นเอแบบดั้งเดิม ซึ่งแสดงให้เห็นว่ากลไกอื่นๆ นอกเหนือจากการเติมหมู่เมทิลในดีเอ็นเอก็มีส่วนเกี่ยวข้องด้วย[ 11 ]

ภายในสิ่งมีชีวิต ระดับการเมทิลเลชั่นของ DNA ยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตลอดการพัฒนาและตามภูมิภาค ตัวอย่างเช่น ในเซลล์สืบพันธุ์ ดั้งเดิมของหนู การดีเมทิลเลชั่นทั่วทั้งจีโนมยังเกิดขึ้นอีกด้วย เมื่อถึงระยะการฝังตัว ระดับการเมทิลเลชั่นจะกลับคืนสู่ค่าโซมาติกก่อนหน้า[ 11 ] เมื่อการเมทิลเลชั่นของ DNA เกิดขึ้นที่บริเวณโปรโมเตอร์ซึ่งเป็นตำแหน่งของการเริ่มต้นการถอดรหัส จะมีผลในการยับยั้งการแสดงออกของยีน ซึ่งแตกต่างจากบริเวณโปรโมเตอร์ที่ไม่มีการเมทิลเลชั่นซึ่งเกี่ยวข้องกับยีนที่แสดงออกอย่างแข็งขัน[ 9 ]

กลไกที่การเมทิลเลชันของ DNA ยับยั้งการแสดงออกของยีนเป็นกระบวนการหลายขั้นตอน ความแตกต่างระหว่างสารตกค้างไซโตซีนที่ถูกเมทิลเลชันและไม่ถูกเมทิลเลชันนั้นดำเนินการโดยโปรตีนที่จับกับ DNA เฉพาะ การจับของโปรตีนเหล่านี้จะดึงดูด เอนไซม์ ฮิสโตนดีอะเซทิเลส (HDACs)ซึ่งเริ่มต้นการปรับโครงสร้างโครมาตินทำให้ DNA เข้าถึงได้ยากขึ้นสำหรับกลไกการถอดรหัส เช่นRNA โพลีเมอเรสซึ่งเป็นการยับยั้งการแสดงออกของยีนอย่างมีประสิทธิภาพ[ 12 ]

การดัดแปลงฮิสโตน

ในยูคาริโอต ดีเอ็นเอจีโนมจะขดตัวเป็นคอมเพล็กซ์โปรตีน-ดีเอ็นเอที่เรียกว่าโครมาตินฮิ สโตนซึ่งเป็นโปรตีนชนิดที่พบมากที่สุดในโครมาติน ทำหน้าที่ทำให้ดีเอ็นเออัดแน่นขึ้น ประจุบวกสุทธิบนฮิสโตนช่วยให้เกิดการจับกับดีเอ็นเอซึ่งมีประจุลบ หน่วยพื้นฐานและหน่วยซ้ำของโครมาตินคือนิวคลีโอโซมซึ่งประกอบด้วยโปรตีนฮิสโตนแปดตัว ( H2A , H2B , H3และH4 ) และดีเอ็นเอความยาว 146 คู่เบสที่พันรอบ นิวคลีโอโซมและดีเอ็นเอที่เชื่อมต่อกันก่อให้เกิดเส้นใยโครมาตินที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 นาโนเมตร ซึ่งสามารถอัดแน่นขึ้นได้อีก[ 13 ] [ 14 ]

การบรรจุ DNA ในโครมาตินจะแตกต่างกันไปตามระยะของวงจรเซลล์และตามบริเวณ DNA เฉพาะที่[ 15 ]ระดับการควบแน่นของโครมาตินมีความสัมพันธ์กับสถานะการถอดรหัสบางอย่าง โครมาตินที่ไม่ได้บรรจุหรือหลวมจะมีความสามารถในการถอดรหัสมากกว่าโครมาตินที่บรรจุแน่น เนื่องจากสามารถเข้าถึงกลไกการถอดรหัสได้ง่ายกว่า ด้วยการปรับโครงสร้างโครมาตินและเปลี่ยนความหนาแน่นของการบรรจุ DNA การแสดงออกของยีนจึงสามารถถูกปรับเปลี่ยนได้[ 14 ]

การปรับโครงสร้างโครมาตินเกิดขึ้นผ่านการดัดแปลงหลังการแปลของส่วนปลาย N-terminal ของโปรตีนฮิสโตนหลัก [ 16 ] ชุดของการดัดแปลงฮิสโตนทั้งหมดในเซลล์ที่กำหนดเรียกว่ารหัสฮิสโตนมีการดัดแปลงฮิสโตนหลายประเภทที่เป็นที่รู้จัก ได้แก่การอะเซทิเลชัน การเมทิลเลชัน การฟอสฟอริเลชันการยูบิควิติเน ชัน การซูโม อิเลชัน การเอดีพี-ไรโบซิเลชันการดีอะมิเนชันและการไอโซเมอไรเซ ชัน ของ โพรลี นการอะเซทิเลชัน การเมทิลเลชัน การฟอสฟอริเลชัน และการยูบิควิติเนชันเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นยีน ในขณะที่การเมทิลเลชัน การยูบิควิติเนชัน การซูโมอิเลชัน การดีอะมิเนชัน และการไอโซเมอไรเซชันของโพรลีนเกี่ยวข้องกับการยับยั้งยีน โปรดทราบว่าการดัดแปลงหลายประเภท รวมถึงการเมทิลเลชัน การฟอสฟอริเลชัน และการยูบิควิติเนชัน สามารถเชื่อมโยงกับสถานะการถอดรหัสที่แตกต่างกันได้ ขึ้นอยู่กับกรดอะมิโนเฉพาะบนฮิสโตนที่ถูกดัดแปลง นอกจากนี้ บริเวณ DNA ที่เกิดการดัดแปลงฮิสโตนยังสามารถก่อให้เกิดผลที่แตกต่างกันได้ ตัวอย่างเช่น การเติมหมู่เมทิลลงบนฮิสโตนหลักตัวที่ 3 ที่ไลซีนเรซิดิว 36 (H3K36) เมื่อ H3K36 เกิดขึ้นในส่วนการเข้ารหัสของยีน จะเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นยีน แต่จะพบผลตรงกันข้ามเมื่ออยู่ในบริเวณโปรโมเตอร์[ 14 ]

การดัดแปลงฮิสโตนควบคุมการแสดงออกของยีนด้วยกลไกสองอย่าง ได้แก่การรบกวนการสัมผัสระหว่างนิวคลีโอโซมและการดึงดูด ATPases ที่ปรับโครงสร้างโครมาตินตัวอย่างของกลไกแรกเกิดขึ้นระหว่างการอะเซทิเลชันของ กรดอะมิโนปลายหาง ไลซีนซึ่งถูกเร่งปฏิกิริยาโดยฮิสโตนอะเซทิลทรานสเฟอเรส (HATs) HATs เป็นส่วนหนึ่งของคอมเพล็กซ์โปรตีนหลายชนิดที่ถูกดึงดูดไปยังโครมาตินเมื่อตัวกระตุ้นจับกับตำแหน่งการจับ DNA การอะเซทิเลชันจะทำให้ประจุพื้นฐานบนไลซีนเป็นกลางอย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งมีส่วนเกี่ยวข้องในการทำให้โครมาตินเสถียรผ่านความสัมพันธ์กับ DNA ที่มีประจุลบ ดังนั้นฮิสโตนที่ถูกอะเซทิเลชันจึงส่งเสริมการแยกตัวของนิวคลีโอโซม และทำให้โครมาตินคลายตัวได้ ภายใต้สภาวะโครมาตินที่หลวม DNA จะเข้าถึงได้ง่ายขึ้นสำหรับกลไกการถอดรหัส และทำให้การแสดงออกถูกกระตุ้น กระบวนการนี้สามารถย้อนกลับได้โดยการกำจัดกลุ่มอะเซทิลของฮิสโตนโดยดีอะเซทิเลส[ 14 ] [ 16 ]

กระบวนการที่สองเกี่ยวข้องกับการสรรหาคอมเพล็กซ์การปรับโครงสร้างโครมาตินโดยการจับโมเลกุลตัวกระตุ้นกับบริเวณตัวเร่งปฏิกิริยาที่สอดคล้องกัน คอมเพล็กซ์การปรับโครงสร้างนิวคลีโอโซมจะจัดตำแหน่งนิวคลีโอโซมใหม่ด้วยกลไกหลายอย่าง ทำให้เครื่องจักรการถอดรหัสสามารถเข้าถึง DNA ได้หรือไม่ได้คอมเพล็กซ์โปรตีน SWI/SNFในยีสต์เป็นตัวอย่างหนึ่งของคอมเพล็กซ์การปรับโครงสร้างโครมาตินที่ควบคุมการแสดงออกของยีนหลายตัวผ่านการปรับโครงสร้างโครมาติน[ 14 ] [ 17 ]

ความสัมพันธ์กับสาขาจีโนมิกส์อื่นๆ

เอพิเจโนมิกส์มีลักษณะร่วมกันหลายประการกับสาขาจีโนมิกส์อื่นๆ ทั้งในด้านระเบียบวิธีและวัตถุประสงค์เชิงนามธรรม เอพิเจโนมิกส์มุ่งที่จะระบุและกำหนดลักษณะการดัดแปลงเอพิเจเนติกส์ในระดับโลก คล้ายกับการศึกษาชุดดีเอ็นเอทั้งหมดในจีโนมิกส์หรือชุดโปรตีนทั้งหมดในเซลล์ในโปรตีโอ มิกส์ [ 1 ] [ 2 ]ตรรกะเบื้องหลังการวิเคราะห์เอพิเจเนติกส์ในระดับโลกคือสามารถอนุมานเกี่ยวกับการดัดแปลงเอพิเจเนติกส์ได้ ซึ่งอาจไม่สามารถทำได้หากวิเคราะห์เฉพาะตำแหน่ง[ 13 ] [ 1 ] เช่นเดียวกับสาขาจีโนมิกส์อื่นๆ เอพิเจโนมิกส์อาศัยชีวสารสนเทศ อย่างมาก ซึ่งเป็นการผสมผสานศาสตร์ด้านชีววิทยาคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ [ 18 ] อย่างไรก็ตาม แม้ว่าการดัดแปลงเอพิเจเนติกส์จะเป็นที่รู้จักและศึกษากันมานานหลายทศวรรษแล้ว แต่ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีชีวสารสนเทศเหล่านี้ เองที่ทำให้สามารถวิเคราะห์ในระดับโลกได้ เทคนิคปัจจุบันหลายอย่างยังคงอาศัยวิธีการเก่าๆ โดยมักดัดแปลงให้เข้ากับการวิเคราะห์จีโนม ดังที่อธิบายไว้ในหัวข้อถัดไป

วิธีการ

การทดสอบการดัดแปลงฮิสโตน

กระบวนการระดับเซลล์ของการถอดรหัสการจำลองดีเอ็นเอและการซ่อมแซมดีเอ็นเอเกี่ยวข้องกับการโต้ตอบระหว่างดีเอ็นเอจีโนมและโปรตีนนิวเคลียร์ เป็นที่ทราบกันดีว่าบางบริเวณภายในโครมาตินมีความไวต่อการย่อยด้วย DNAse I อย่างมากซึ่งจะตัดดีเอ็นเอในลักษณะที่มีความจำเพาะต่อลำดับต่ำบริเวณที่มีความไวสูง ดังกล่าว ถูกมองว่าเป็นบริเวณที่มีการถอดรหัสอย่างแข็งขัน ดังที่เห็นได้จากการเชื่อมโยงกับRNA polymeraseและtopoisomerase I และ II [ 19 ]

เป็นที่ทราบกันแล้วว่าความไวต่อ DNAse I ในบริเวณต่างๆ สอดคล้องกับบริเวณของโครมาตินที่มีการเชื่อมโยง DNA-histone ที่หลวม บริเวณที่มีความไวสูงมักจะเป็นบริเวณโปรโมเตอร์ ซึ่งต้องการให้ DNA สามารถเข้าถึงได้เพื่อให้กลไกการถอดรหัสที่จับกับ DNA ทำงานได้[ 20 ]

ชิป ChIP และลำดับ ChIP

การดัดแปลงฮิสโตนถูกตรวจพบครั้งแรกในระดับจีโนมทั้งหมดผ่านการเชื่อมโยง เทคโนโลยีโคร มาตินอิมมูโนพรีซิปิเทชัน (ChIP)กับไมโครอาร์เรย์ DNAซึ่งเรียกว่าChIP-Chip [ 13 ]อย่างไรก็ตาม แทนที่จะแยกปัจจัยการถอดรหัสที่จับกับ DNA หรือโปรตีนตัวเร่งปฏิกิริยาผ่านการตกตะกอนภูมิคุ้มกันของโครมาติน โปรตีนที่น่าสนใจคือฮิสโตนที่ถูกดัดแปลงเอง ก่อนอื่น ฮิสโตนจะถูกเชื่อมโยงกับ DNA ในร่างกายผ่านการบำบัดทางเคมีแบบอ่อน (เช่นฟอร์มาลดีไฮด์ ) จากนั้นเซลล์จะถูกสลาย ทำให้สามารถสกัดและแยกโครมาตินได้ ไม่ว่าจะโดยการใช้คลื่นเสียงหรือการบำบัดด้วยเอนไซม์จำกัดที่ไม่จำเพาะ (เช่นไมโครค็อกคัลนิวคลีเอส ) จากนั้นแอนติบอดีที่จำเพาะต่อการดัดแปลงจะถูกนำมาใช้เพื่อตกตะกอนภูมิคุ้มกันของสารประกอบ DNA-ฮิสโตน[ 14 ]หลังจากอิมมูโนพรีซิปิเทชันแล้ว DNA จะถูกทำให้บริสุทธิ์จากฮิสโตน ขยายผ่าน PCR และติดฉลากด้วยแท็กเรืองแสง (เช่นCy5, Cy3 ) ขั้นตอนสุดท้ายเกี่ยวข้องกับการไฮบริดไดเซชันของ DNA ที่ติดฉลาก ทั้ง DNA ที่ผ่านการอิมมูโนพรีซิปิเทชันและ DNA ที่ไม่ได้ผ่านการอิมมูโนพรีซิปิเทชัน บนไมโครอาร์เรย์ที่มี gDNA ที่ตรึงอยู่ การวิเคราะห์ความเข้มของสัญญาณสัมพัทธ์ช่วยให้สามารถกำหนดตำแหน่งของการดัดแปลงฮิสโตนได้[ 21 ] [ 22 ]

ChIP-chip ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเพื่อระบุลักษณะรูปแบบการดัดแปลงฮิสโตนทั่วโลกของยีสต์จากการศึกษาเหล่านี้ ได้มีการอนุมานถึงหน้าที่ของการดัดแปลงฮิสโตน โดยพบว่าการกระตุ้นหรือการยับยั้งการถอดรหัสเกี่ยวข้องกับการดัดแปลงฮิสโตนบางอย่างและตามภูมิภาค แม้ว่าวิธีนี้จะมีประสิทธิภาพในการครอบคลุมอีพิเจโนมของยีสต์เกือบทั้งหมด แต่การใช้งานในจีโนมขนาดใหญ่ เช่น มนุษย์ นั้นมีข้อจำกัด[ 13 ] [ 14 ]

เพื่อศึกษาการดัดแปลงฮิสโตนในระดับจีโนมอย่างแท้จริง จึงได้มีการนำวิธีการที่มีปริมาณข้อมูลสูงอื่นๆ มาใช้ร่วมกับโครมาตินอิมมูโนพรีซิปิเทชัน ได้แก่SAGE: การวิเคราะห์การแสดงออกของยีนแบบอนุกรม (ChIP-SAGE), PET: การจัดลำดับแบบ ditag ปลายคู่ ( ChIP-PET ) และล่าสุดคือ การจัดลำดับรุ่นใหม่(ChIP-Seq) ChIP-seq ใช้โปรโตคอลเดียวกันกับโครมาตินอิมมูโนพรีซิปิเทชัน แต่แทนที่จะขยายดีเอ็นเอที่บริสุทธิ์และไฮบริดกับไมโครอาร์เรย์ ชิ้นส่วนดีเอ็นเอจะถูกจัดลำดับโดยตรงโดยใช้การจัดลำดับแบบขนานรุ่นใหม่ วิธีนี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการวิเคราะห์รูปแบบการดัดแปลงฮิสโตนทั่วโลกและไซต์เป้าหมายของโปรตีน โดยให้ความละเอียดสูงกว่าวิธีการก่อนหน้านี้[ 13 ] [ 21 ]

การทดสอบการเมทิลเลชั่นของดีเอ็นเอ

เทคนิคในการระบุลำดับดีเอ็นเอหลักไม่สามารถนำมาใช้กับการทดสอบการเมทิลเลชันได้โดยตรง ตัวอย่างเช่น เมื่อดีเอ็นเอถูกขยายใน เทคนิค PCRหรือการโคลนแบคทีเรีย รูปแบบการเมทิลเลชันจะไม่ถูกคัดลอกไปด้วย ทำให้ข้อมูลสูญหายไปเทคนิคการผสมดีเอ็นเอที่ใช้ในการทดสอบดีเอ็นเอ ซึ่งใช้โพรบกัมมันตรังสีในการทำแผนที่และระบุลำดับดีเอ็นเอ ไม่สามารถใช้แยกแยะระหว่างดีเอ็นเอที่มีการเมทิลเลชันและดีเอ็นเอที่ไม่มีการเมทิลเลชันได้[ 23 ] [ 9 ]

วิธีการที่ใช้เอนโดนิวคลีเอสจำกัด

แนวทางที่ไม่ครอบคลุมทั้งจีโนม

การทดสอบการตรวจจับเมทิลเลชันในยุคแรกใช้เอนโดนิวคลีเอสจำกัด ที่ไวต่อการดัดแปลงเมทิล เลชัน ดีเอ็นเอจีโนมถูกย่อยด้วยเอนไซม์จำกัดที่ไวต่อเมทิลเลชันและไม่ไวต่อเมทิลเลชันซึ่งรู้จักไซต์จำกัดเดียวกัน แนวคิดคือเมื่อใดก็ตามที่ไซต์นั้นถูกเมทิลเลชัน เฉพาะเอนไซม์ที่ไม่ไวต่อเมทิลเลชันเท่านั้นที่จะสามารถตัดที่ตำแหน่งนั้นได้ โดยการเปรียบเทียบ ขนาด ของชิ้นส่วนจำกัดที่สร้างขึ้นจากเอนไซม์ที่ไวต่อเมทิลเลชันกับเอนไซม์ที่ไม่ไวต่อเมทิลเลชัน ทำให้สามารถกำหนดรูปแบบเมทิลเลชันของบริเวณนั้นได้ ขั้นตอนการวิเคราะห์นี้ทำได้โดยการขยายชิ้นส่วนจำกัดผ่าน PCR แยกชิ้นส่วนเหล่านั้นผ่านเจลอิเล็กโทรโฟเรซิสและวิเคราะห์ผ่านเซาเทิร์นบลอตด้วยโพรบสำหรับบริเวณที่สนใจ[ 23 ] [ 9 ]

เทคนิคนี้ใช้เพื่อเปรียบเทียบรูปแบบการดัดแปลงเมทิลเลชั่นของ DNA ในตำแหน่งยีนของผู้ใหญ่และฮีโมโกลบิน ของมนุษย์ เป็นที่ทราบกันว่าบริเวณต่างๆ ของยีน (แกมมาเดลต้าเบตาโกลบิน) แสดงออกในระยะพัฒนาการที่แตกต่างกัน[ 24 ]สอดคล้องกับบทบาทของเมทิลเลชั่นของ DNA ในการยับยั้งยีน บริเวณที่เกี่ยวข้องกับระดับเมทิลเลชั่นของ DNA สูงจะไม่แสดงออกอย่างกระตือรือร้น[ 25 ]

วิธีนี้มีข้อจำกัดและไม่เหมาะสมสำหรับการศึกษารูปแบบการเมทิลเลชั่นทั่วโลกหรือ 'เมทิลโลม' แม้แต่ภายในโลคัสเฉพาะก็ไม่ได้แสดงถึงรูปแบบการเมทิลเลชั่นที่แท้จริงอย่างสมบูรณ์ เนื่องจากมีเพียงไซต์จำกัดที่มีการทดสอบการจำกัดที่ไวต่อการเมทิลเลชั่นและไม่ไวต่อการเมทิลเลชั่นเท่านั้นที่สามารถให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ได้ ความซับซ้อนเพิ่มเติมอาจเกิดขึ้นได้เมื่อการย่อย DNA ไม่สมบูรณ์โดยเอนไซม์จำกัดทำให้เกิดผลลัพธ์ที่เป็นลบเท็จ[ 9 ]

แนวทางแบบครอบคลุมจีโนม

การวิเคราะห์โปรไฟล์การเมทิลเลชั่นของ DNA ในวงกว้างเป็นไปได้ครั้งแรกด้วย เทคนิค การสแกนจีโนมโดยใช้เครื่องหมายจำกัด (RLGS)เช่นเดียวกับการทดสอบการเมทิลเลชั่นของ DNA เฉพาะตำแหน่ง เทคนิคนี้ระบุ DNA ที่ถูกเมทิลเลชั่นผ่านการย่อยด้วยเอนไซม์ที่ไวต่อการเมทิลเลชั่น อย่างไรก็ตาม การใช้เจลอิเล็กโทรโฟเรซิสแบบสองมิติทำให้สามารถวิเคราะห์ได้ในวงกว้างขึ้น[ 9 ]

อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งการเกิดขึ้นของเทคโนโลยีไมโครอาร์เรย์และการจัดลำดับรุ่นต่อไป ทำให้สามารถวิเคราะห์เมทิลเลชั่นของ DNA ที่มีความละเอียดสูงและครอบคลุมทั้งจีโนมได้อย่างแท้จริง[ 26 ]เช่นเดียวกับ RLGS ส่วนประกอบของเอนโดนิวคลีเอสยังคงอยู่ในวิธีการ แต่ถูกเชื่อมโยงกับเทคโนโลยีใหม่ๆ หนึ่งในแนวทางดังกล่าวคือการไฮบริดไดเซชั่นแบบเมทิลเลชั่นที่แตกต่างกัน (DMH) ซึ่งชุดหนึ่งของ DNA จีโนมจะถูกย่อยด้วยเอนไซม์จำกัดที่ไวต่อเมทิลเลชั่น และชุดคู่ขนานของ DNA จะไม่ถูกย่อย จากนั้น DNA ทั้งสองชุดจะถูกขยายและติดฉลากด้วยสีย้อมเรืองแสง และใช้ในการไฮบริดไดเซชั่นแบบอาร์เรย์สองสี ระดับของเมทิลเลชั่นของ DNA ในตำแหน่งที่กำหนดจะถูกกำหนดโดยอัตราส่วนความเข้มสัมพัทธ์ของสีย้อมทั้งสอง การปรับการจัดลำดับรุ่นต่อไปให้เข้ากับการวิเคราะห์เมทิลเลชั่นของ DNA มีข้อดีหลายประการเหนือกว่าการไฮบริดไดเซชั่นแบบอาร์เรย์ เทคโนโลยีตามลำดับให้ความละเอียดสูงกว่าในการเมทิลเลชั่น DNA เฉพาะอัลลีล สามารถดำเนินการกับจีโนมขนาดใหญ่ได้ และไม่จำเป็นต้องสร้างไมโครอาร์เรย์ DNA ซึ่งต้องมีการปรับแต่งตามความหนาแน่นของ CpG เพื่อให้ทำงานได้อย่างถูกต้อง[ 9 ]

การจัดลำดับบิซัลไฟต์

การเรียงลำดับบิซัลไฟต์อาศัยการแปลงทางเคมีของไซโตซีนที่ไม่ถูกเมทิลเลตเท่านั้น เพื่อให้สามารถระบุได้ด้วยเทคนิคการเรียงลำดับดีเอ็นเอมาตรฐาน การบำบัด ด้วยโซเดียมบิซัลเฟตและด่างจะทำเช่นนี้โดยการแปลงสารตกค้างของไซโตซีนที่ไม่ถูกเมทิลเลตให้เป็นยูราซิลในขณะที่ไซโตซีนที่ถูกเมทิลเลตยังคงไม่เปลี่ยนแปลง การขยายและการเรียงลำดับดีเอ็นเอที่ไม่ได้รับการบำบัดและดีเอ็นเอที่ได้รับการบำบัดด้วยโซเดียมบิซัลไฟต์ในภายหลังทำให้สามารถระบุตำแหน่งที่ถูกเมทิลเลตได้ การเรียงลำดับบิซัลไฟต์ เช่นเดียวกับวิธีการแบบดั้งเดิมที่ใช้การจำกัด ถูกจำกัดไว้เฉพาะรูปแบบการเมทิลเลตของตำแหน่งยีนเฉพาะ จนกระทั่งเทคโนโลยีการเรียงลำดับจีโนมทั้งหมดพร้อมใช้งาน อย่างไรก็ตาม แตกต่างจากวิธีการแบบดั้งเดิมที่ใช้การจำกัด การเรียงลำดับบิซัลไฟต์ให้ความละเอียดในระดับนิวคลีโอไทด์[ 23 ] [ 9 ]

ข้อจำกัดของเทคนิคไบซัลไฟต์ได้แก่ การแปลงไซโตซีนเป็นยูราซิลไม่สมบูรณ์ ซึ่งเป็นสาเหตุของผลบวกเท็จ นอกจากนี้ การบำบัดด้วยไบซัลไฟต์ยังทำให้ดีเอ็นเอเสื่อมสภาพและต้องมีขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์เพิ่มเติมเพื่อกำจัดโซเดียมไบซัลไฟต์[ 9 ]

การจัดลำดับรุ่นต่อไปเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการเสริมการจัดลำดับไบซัลไฟต์ในการวิเคราะห์เมทิลเลชันทั่วทั้งจีโนมแม้ว่าในปัจจุบันจะช่วยให้สามารถกำหนดรูปแบบเมทิลเลชันได้ที่ความละเอียดสูงสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ในระดับนิวคลีโอไทด์เดี่ยว แต่ก็ยังคงมีความท้าทายในขั้นตอนการประกอบเนื่องจากความซับซ้อนของลำดับที่ลดลงใน DNA ที่ผ่านการบำบัดด้วยไบซัลไฟต์ การเพิ่มความยาวของการอ่านมุ่งที่จะแก้ไขความท้าทายนี้ ทำให้สามารถทำการจัดลำดับไบซัลไฟต์แบบช็อตกันทั้งจีโนม (WGBS) ได้ วิธีการ WGBS โดยใช้แพลตฟอร์ม Illumina Genome Analyzer ได้ถูกนำไปใช้แล้วในArabidopsis thaliana [ 9 ] นอกจากนี้ยังมีวิธีการทางจีโนมิกส์แบบลดการแสดงผลโดยอิงจากการจัดลำดับไบซัลไฟต์[ 27 ] [ 28 ]และวิธีการเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับสายพันธุ์ที่มีขนาดจีโนมใหญ่[ 29 ]

การทดสอบการเข้าถึงโครมาติน

การเข้าถึงโครมาตินคือการวัดว่าบริเวณของจีโนมนั้น "เข้าถึงได้" หรือ "เปิด" ต่อการถอดรหัสหรือการจับของปัจจัยการถอดรหัสมากน้อยเพียงใด บริเวณที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ (เช่น เนื่องจากถูกจับโดยนิว คลีโอโซม ) จะไม่ถูกถอดรหัสอย่างแข็งขันโดยเซลล์ ในขณะที่บริเวณที่เปิดและเข้าถึงได้จะถูกถอดรหัสอย่างแข็งขัน[ 30 ]การเปลี่ยนแปลงในการเข้าถึงโครมาตินเป็นกระบวนการควบคุมทางพันธุกรรมที่สำคัญซึ่งควบคุมการแสดงออกของยีนที่เฉพาะเจาะจงกับเซลล์หรือบริบท[ 31 ]การทดสอบเช่นMNase-seq , DNase-seq , ATAC-seqหรือFAIRE-seqถูกนำมาใช้เป็นประจำเพื่อทำความเข้าใจภูมิทัศน์โครมาตินที่เข้าถึงได้ของเซลล์ คุณลักษณะหลักของวิธีการเหล่านี้ทั้งหมดคือสามารถแยกเฉพาะลำดับ DNA ที่ถูกจับกับฮิสโตนหรือลำดับที่ไม่ถูกจับได้ จากนั้นลำดับเหล่านี้จะถูกเปรียบเทียบกับจีโนมอ้างอิงซึ่งช่วยให้สามารถระบุตำแหน่งสัมพัทธ์ได้[ 32 ]

MNase-seq และ DNase-seq ต่างก็ใช้หลักการเดียวกัน โดยใช้เอนไซม์ไลติกที่กำหนดเป้าหมายกรดนิวคลีอิกเพื่อตัดสาย DNA ที่ไม่ได้ถูกยึดไว้ด้วยนิวคลีโอโซมหรือปัจจัยโปรตีนอื่นๆ ในขณะที่ชิ้นส่วนที่ถูกยึดไว้จะได้รับการปกป้อง และสามารถดึงกลับมาวิเคราะห์ได้ เนื่องจากบริเวณที่ไม่ได้ถูกยึดไว้ซึ่งยังทำงานอยู่จะถูกทำลาย การตรวจจับจึงทำได้เพียงทางอ้อม โดยการจัดลำดับด้วย เทคนิค Next Generation Sequencingและเปรียบเทียบกับข้อมูลอ้างอิง MNase-seq ใช้ไมโครค็อกคัลนิวคลีเอสที่สร้างการตัดสายเดี่ยวบนสายตรงข้ามของลำดับเป้าหมาย[ 33 ] DNase-seq ใช้DNase Iซึ่งเป็นเอนโดนิวคลีเอสที่ตัดสายคู่แบบไม่จำเพาะ เทคนิคนี้ถูกนำมาใช้ในระดับที่บริเวณที่ปราศจากนิวคลีโอโซมได้รับการติดฉลากเป็น DHSs ซึ่งเป็นไซต์ที่ไวต่อ DNase I มากเป็นพิเศษ[ 34 ] และเป็นวิธีการเลือกของกลุ่ม ENCODE สำหรับการวิเคราะห์การเข้าถึงโครมาตินทั่วทั้งจีโนม[ 35 ]ปัญหาหลักของเทคนิคนี้คือการกระจายตัวของการตัดอาจมีอคติ[ 36 ]ทำให้คุณภาพของผลลัพธ์ลดลง

FAIRE-seq (Formaldehyde-Assisted Isolation of Regulatory Elements) ต้องใช้ขั้นตอนแรกคือการเชื่อมโยง DNA กับนิวคลีโอโซม จากนั้นจึงทำการตัด DNA ด้วยคลื่นเสียงชิ้นส่วนที่แยกออกจากกันและชิ้นส่วนที่เชื่อมโยงกันจะถูกแยกออกจากกันด้วยการสกัดฟีนอล-คลอโรฟอร์มแบบดั้งเดิม เนื่องจากส่วนของโปรตีนจะติดอยู่ที่ชั้นอินเตอร์เฟส ในขณะที่ DNA ที่ไม่เชื่อมโยงกันจะเคลื่อนไปยังเฟสของเหลวและสามารถวิเคราะห์ได้ด้วยวิธีการต่างๆ[ 37 ]การใช้คลื่นเสียงทำให้เกิดการแตกแบบสุ่ม ดังนั้นจึงไม่ขึ้นอยู่กับอคติใดๆ และความยาวของชิ้นส่วนที่มากขึ้น (200-700 nt) ทำให้เทคนิคนี้เหมาะสำหรับบริเวณที่กว้างขึ้น ในขณะที่ไม่สามารถแยกแยะนิวคลีโอโซมเดี่ยวได้[ 32 ]แตกต่างจากวิธีการที่ใช้เอนไซม์นิวคลีเอส FAIRE-seq ช่วยให้สามารถระบุตำแหน่งที่มีการถอดรหัสได้โดยตรง และการเตรียมตัวอย่างที่ง่ายกว่า[ 38 ]

ATAC-seq อาศัยกิจกรรมของทรานสโพเซส Tn5 ทรานสโพเซสนี้ใช้ในการแทรกแท็กในจีโนม โดยมีความถี่สูงกว่าในบริเวณที่ไม่ได้ถูกปกคลุมด้วยปัจจัยโปรตีน จากนั้นแท็กเหล่านี้จะถูกใช้เป็นอะแดปเตอร์สำหรับ PRC หรือเครื่องมือวิเคราะห์อื่นๆ[ 39 ]

วิธีการเอพิเจโนมิกเชิงพื้นที่ขยายการเข้าถึงโครมาตินและการทดสอบการดัดแปลงฮิสโตนไปยังส่วนเนื้อเยื่อที่สมบูรณ์โดยการรวมการเคลื่อนย้ายในแหล่งกำเนิดหรือการสร้างโปรไฟล์ตามแอนติบอดีเข้ากับกลยุทธ์บาร์โค้ดเชิงพื้นที่ วิธีการหนึ่งดังกล่าวคือบาร์โค้ดเชิงกำหนดในเนื้อเยื่อ (DBiT-seq) ซึ่งใช้ช่องไมโครฟลูอิดิกแบบตั้งฉากเพื่อส่งบาร์โค้ดตามตำแหน่งและช่วยให้สามารถทำแผนที่สถานะโครมาตินและการแสดงออกของยีนในเนื้อเยื่อที่ตรึงไว้ด้วยความละเอียดเชิงพื้นที่สูง[ 40 ]การใช้งาน DBiT-seq ในเชิงพาณิชย์ เช่น แพลตฟอร์ม AtlasXomics ให้ชิปไมโครฟลูอิดิกและชุดรีเอเจนต์สำหรับ ATAC-seq เชิงพื้นที่และ CUT&Tag บนเนื้อเยื่อแช่แข็งสดและเนื้อเยื่อที่ตรึงด้วยฟอร์มาลินฝังในพาราฟิน และได้ถูกนำมาใช้เพื่อทำแผนที่การเข้าถึงโครมาตินและเครื่องหมายฮิสโตนในปมประสาทรากหลังของมนุษย์และเนื้อเยื่อสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอื่นๆ[ 41 ] [ 42 ]

การตรวจจับโดยตรง

ความไวของพอลิเมอเรสในการจัดลำดับแบบเรียลไทม์ระดับโมเลกุลเดี่ยวทำให้เป็นไปได้สำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่จะตรวจจับเครื่องหมายเอพิเจเนติกส์ เช่น เมทิลเลชันโดยตรงในขณะที่พอลิเมอเรสเคลื่อนที่ไปตามโมเลกุล DNA ที่กำลังจัดลำดับ[ 43 ]โครงการหลายโครงการได้แสดงให้เห็นถึงความสามารถในการรวบรวมข้อมูลเอพิเจเนติกส์ทั่วทั้งจีโนมในแบคทีเรีย[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]

การจัดลำดับนาโนพอเรอาศัยการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณกระแสไฟฟ้าตามการดัดแปลงเบส (เช่น เมทิลเลชัน) โพลีเมอเรสทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการนำssDNAเข้าสู่รูพรุน การเปลี่ยนแปลงของกระแสไอออนจะถูกปรับเปลี่ยนโดยส่วนหนึ่งของรูพรุน และความแตกต่างที่เกิดขึ้นจะถูกบันทึกไว้เพื่อแสดงตำแหน่งของCpGการแยกแยะระหว่างไฮดรอกซีเมทิลเลชันและเมทิลเลชันเป็นไปได้ด้วยนาโนพอเร แบบโซลิดสเตท แม้ว่ากระแสไฟฟ้าขณะไหลผ่านบริเวณสนามสูงของรูพรุนอาจได้รับอิทธิพลเล็กน้อยก็ตาม[ 48 ]ใช้ DNA ที่ขยายแล้วเป็นตัวอ้างอิง ซึ่งจะไม่มีไซต์เมทิลเลชันที่ถูกคัดลอกหลังจากกระบวนการPCR [ 49 ] เครื่องจัดลำดับ MinIONของ Oxford Nanopore Technologies เป็นเทคโนโลยีที่สามารถแยกแยะไซโตซีนที่ไม่ถูกเมทิลเลชันออกจากไซโตซีนที่ถูกเมทิลเลชันได้ตาม แบบจำลอง มาร์คอฟ ที่ซ่อนอยู่ แม้ว่าจะไม่มีการบำบัดทางเคมีที่ทำหน้าที่เพิ่มสัญญาณของการดัดแปลงนั้นก็ตาม ข้อมูลจะถูกบันทึกโดยทั่วไปในหน่วยพิโคแอมแปร์ในช่วงเวลาที่กำหนด อุปกรณ์อื่นๆ ได้แก่ Nanopolish และ SignaAlign โดยอุปกรณ์แรกจะแสดงความถี่ของการเมทิลเลชันในการอ่าน ในขณะที่อุปกรณ์หลังจะให้ความน่าจะเป็นที่ได้มาจากผลรวมของการอ่านทั้งหมด[ 50 ]

การ ลำดับดีเอ็นเอ แบบเรียลไทม์ระดับโมเลกุลเดี่ยว (Single-molecule real-time sequencing หรือ SMRT) เป็นวิธีการจัดลำดับดีเอ็นเอระดับโมเลกุลเดี่ยว โดยใช้ตัวนำคลื่นแบบศูนย์ โหมด ( Zero-mode waveguideหรือ ZMW) เอนไซม์ดีเอ็นเอพอลิเมอเรสหนึ่งตัวจะถูกยึดติดกับด้านล่างของ ZMW โดยมีโมเลกุลดีเอ็นเอหนึ่งโมเลกุลเป็นแม่แบบ เบสดีเอ็นเอทั้งสี่ตัวจะถูกติดไว้กับสีย้อมเรืองแสง ที่แตกต่างกันสี่ ชนิด เมื่อนิวคลีโอไทด์ถูกรวมเข้ากับดีเอ็นเอพอลิเมอเรส สีย้อมเรืองแสงจะถูกตัดออก และตัวตรวจจับจะตรวจจับสัญญาณเรืองแสงของการรวมนิวคลีโอไทด์ ในระหว่างการลำดับ เอนไซม์พอลิเมอเรสจะมีจลนศาสตร์ที่เปลี่ยนแปลงไปเมื่อพบกับบริเวณที่มีการเติมหมู่เมทิลหรือการดัดแปลงเบสอื่นๆ เมื่อเอนไซม์พบกับเบสที่ถูกดัดแปลงทางเคมี มันจะทำงานช้าลงหรือเร็วขึ้นในลักษณะเฉพาะที่สามารถระบุได้ พัลส์เรืองแสงในการลำดับแบบ SMRT นั้นมีลักษณะเฉพาะไม่เพียงแต่จากสเปกตรัมการปล่อยแสงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระยะเวลาและช่วงเวลาระหว่างพัลส์ที่ต่อเนื่องกันด้วย ตัวชี้วัดเหล่านี้ ซึ่งกำหนดเป็นความกว้างของพัลส์และระยะเวลาระหว่างพัลส์ (IPD) ให้ข้อมูลที่มีค่าเพิ่มเติมเกี่ยวกับจลนศาสตร์ของดีเอ็นเอพอลิเมอเรส ความกว้างของพัลส์เป็นฟังก์ชันของขั้นตอนทางจลนศาสตร์ทั้งหมดหลังจากที่นิวคลีโอไทด์จับกับตัวรับจนถึงการปล่อยฟลูออโรฟอร์ และ IPD ถูกกำหนดโดยจลนศาสตร์ของการจับนิวคลีโอไทด์และการเคลื่อนที่ของพอลิเมอเรส

ในปี 2010 ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้สาธิตการใช้การจัดลำดับแบบเรียลไทม์ระดับโมเลกุลเดี่ยวเพื่อตรวจจับนิวคลีโอไทด์ที่ดัดแปลงในแม่แบบ DNA โดยตรง ซึ่งรวมถึงN6-methyladenosine , 5-methylcytosineและ5-hydroxylcytosineการดัดแปลงต่างๆ เหล่านี้ส่งผลต่อจลนศาสตร์ของพอลิเมอเรสแตกต่างกัน ทำให้สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างกันได้[ 51 ]

ในปี 2017 ทีมอื่นได้เสนอการแปลงไบซัลไฟต์แบบผสมผสานกับการจัดลำดับแบบเรียลไทม์โมเลกุลเดี่ยวรุ่นที่สาม ซึ่งเรียกว่าการจัดลำดับไบซัลไฟต์แบบเรียลไทม์โมเลกุลเดี่ยว (SMRT-BS) ซึ่งเป็นวิธีการวิเคราะห์เมทิลเลชั่น CpG ที่แม่นยำและตรงเป้าหมาย สามารถเพิ่มจำนวนได้สูงและมีความยาวในการอ่านมาก (1.5 kb) โดยไม่จำเป็นต้องใช้การโคลนย่อยแอมพลิคอน PCR [ 52 ]

แนวทางการสร้างแบบจำลองเชิงทฤษฎี

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์แรกสำหรับสถานะนิวคลีโอโซมที่แตกต่างกันซึ่งส่งผลต่อการแสดงออกของยีนได้รับการแนะนำในช่วงทศวรรษ 1980 [อ้างอิง] ต่อมา แนวคิดนี้เกือบจะถูกลืมไป จนกระทั่งหลักฐานเชิงทดลองบ่งชี้ถึงบทบาทที่เป็นไปได้ของการดัดแปลงฮิสโตนแบบโควาเลนต์ในฐานะรหัสเอพิเจเนติก[ 53 ]ในอีกหลายปีต่อมา ข้อมูลที่มีปริมาณมากได้เปิดเผยความอุดมสมบูรณ์ของการดัดแปลงเอพิเจเนติกและความสัมพันธ์กับการทำงานของโครมาติน ซึ่งกระตุ้นให้เกิดแบบจำลองทางทฤษฎีใหม่สำหรับการปรากฏ การรักษา และการเปลี่ยนแปลงรูปแบบเหล่านี้[ 54 ] [ 55 ]แบบจำลองเหล่านี้มักจะถูกกำหนดขึ้นในกรอบของวิธีการแลตติสแบบหนึ่งมิติ[ 56 ]

ดูเพิ่มเติม

โลโก้ Wiktionary
ค้นหาคำว่า epigenomicsใน Wiktionary ซึ่งเป็นพจนานุกรมออนไลน์ฟรี

หมายเหตุ

  1. ^ a b c Russell 2010 , หน้า 217.
  2. ^ a b Russell 2010 , หน้า 230.
  3. ^ a b Russell 2010 , หน้า 475.
  4. ^ Alabert C, Groth A (กุมภาพันธ์ 2012). "การจำลองโครมาตินและการบำรุงรักษาเอพิเจโนม" (PDF) Nature Reviews. Molecular Cell Biology . 13 ( 3): 153– 67. doi : 10.1038/nrm3288 . PMID  22358331 . S2CID  10911203 .
  5. ^ Ghosh S, Sinha JK, Raghunath M (กันยายน 2016). "การบำรุงรักษาเอพิเจโนมิกส์ผ่านการแทรกแซงทางโภชนาการสามารถอำนวยความสะดวกกระบวนการซ่อมแซม DNA เพื่อชะลอความก้าวหน้าของการแก่ก่อนวัย" . IUBMB Life . 68 (9): 717– 21. doi : 10.1002/iub.1532 . PMID 27364681 . 
  6. ^ "ศักยภาพด้านเอพิเจเนติกส์และฤทธิ์ต้านมะเร็งของฟลาโวนในอาหาร" 11 ตุลาคม 2559
  7. ^ a b Zhu J, Adli M, Zou JY, Verstappen G, Coyne M, Zhang X และคณะ (มกราคม 2013). "การเปลี่ยนแปลงสถานะโครมาตินทั่วทั้งจีโนมที่เกี่ยวข้องกับสัญญาณพัฒนาการและสิ่งแวดล้อม" . Cell . 152 (3): 642– 54. doi : 10.1016/j.cell.2012.12.033 . PMC 3563935 . PMID 23333102 .  
  8. ^รัสเซลล์ 2010 , หน้า 597.
  9. ^ a b c d e f g h i j k Laird PW (มีนาคม 2010). "หลักการและความท้าทายของการวิเคราะห์เมทิลเลชั่นดีเอ็นเอทั่วทั้งจีโนม" Nature Reviews. Genetics . 11 (3): 191– 203. doi : 10.1038/nrg2732 . PMID 20125086 . S2CID 6780101 .  
  10. ^รัสเซลล์ 2010 , หน้า 531–2.
  11. ^ a b Bird A (มกราคม 2545). "รูปแบบการเมทิลเลชั่นของ DNA และความทรงจำทางเอพิเจเนติก" Genes & Development . 16 (1): 6– 21. doi : 10.1101/gad.947102 . PMID 11782440 . 
  12. ^รัสเซลล์ 2010 , หน้า 532–3.
  13. ^ a b c d e Barski A, Cuddapah S, Cui K, Roh TY, Schones DE, Wang Z และคณะ (พฤษภาคม 2550). "การสร้างโปรไฟล์ความละเอียดสูงของการเมทิลเลชั่นของฮิสโตนในจีโนมมนุษย์" . Cell . 129 (4): 823– 37. doi : 10.1016/j.cell.2007.05.009 . PMID 17512414 . S2CID 6326093 .  
  14. ^ a b c d e f g Kouzarides T (กุมภาพันธ์ 2550). "การดัดแปลงโครมาตินและหน้าที่ของมัน" . Cell . 128 (4): 693– 705. doi : 10.1016/j.cell.2007.02.005 . PMID 17320507 . S2CID 11691263 .  
  15. ^รัสเซลล์ 2010 , หน้า 24–7.
  16. ^ a b Russell 2010 , หน้า 529–30.
  17. ^รัสเซลล์ 2010 , หน้า 530.
  18. ^รัสเซลล์ 2010 , หน้า 218.
  19. ^ Gross DS, Garrard WT (1988). "ตำแหน่งไวต่อเอนไซม์นิวคลีเอสในโครมาติน". Annual Review of Biochemistry . 57 : 159– 97. doi : 10.1146/annurev.bi.57.070188.001111 . PMID 3052270 . 
  20. ^รัสเซลล์ 2010 , หน้า 529.
  21. ^ a b Gibson & Muse 2009 , หน้า 229–32.
  22. ^รัสเซลล์ 2010 , หน้า 532.
  23. ^ a b c Eads CA, Danenberg KD, Kawakami K, Saltz LB, Blake C, Shibata D และคณะ (เมษายน 2543) "MethyLight: การทดสอบความเร็วสูงเพื่อวัดการเมทิลเลชั่นของ DNA" . Nucleic Acids Research . 28 (8): 32e–0. doi : 10.1093/nar/28.8.e32 . PMC 102836 . PMID 10734209 .  
  24. ^รัสเซลล์ 2010 , หน้า 552–3.
  25. ^ van der Ploeg LH, Flavell RA (เมษายน 1980). "การเมทิลเลชั่นของ DNA ในตำแหน่งแกมมาเดลต้าเบตาโกลบินของมนุษย์ในเนื้อเยื่อเม็ดเลือดแดงและเนื้อเยื่อที่ไม่ใช่เม็ดเลือดแดง" Cell . 19 (4): 947– 58. doi : 10.1016/0092-8674(80)90086-0 . PMID 6247075 . S2CID 54324289 .  
  26. ^ Johannes F, Colot V, Jansen RC (พฤศจิกายน 2008). "พลวัตของเอพิเจโนม: มุมมองทางพันธุศาสตร์เชิงปริมาณ" (PDF) Nature Reviews. Genetics . 9 ( 11): 883– 90. doi : 10.1038/nrg2467 . hdl : 11370/731f6c62-6749-4e67-aa72-c2242f95527a . PMID 18927581 . S2CID 7641577 .  
  27. ^ Trucchi E, Mazzarella AB, Gilfillan GD, Lorenzo MT, Schönswetter P, Paun O (เมษายน 2016). "BsRADseq: การคัดกรองเมทิลเลชั่นของ DNA ในประชากรธรรมชาติของสายพันธุ์ที่ไม่ใช่แบบจำลอง" . Molecular Ecology . 25 (8): 1697– 1713. Bibcode : 2016MolEc..25.1697T . doi : 10.1111/mec.13550 . PMC 4949719 . PMID 26818626 .  
  28. ↑ฟาน เกิร์ป ทีพี, เวจเมกเกอร์ เอ็นซี, วูเทอร์ส บี, เวอร์เกียร์ พี, อูบอร์ก เจเอ็น, เวอร์โฮเวน เคเจ (เมษายน 2016) "epiGBS: การหาลำดับไบซัลไฟต์ที่มีการแสดงค่าลดลงโดยไม่ต้องอ้างอิง" วิธีธรรมชาติ . 13 (4): 322– 324. ดอย : 10.1038/ nmeth.3763 PMID26855363 .​ S2CID 10457615 .  
  29. ^ Paun O, Verhoeven KJ, Richards CL (มกราคม 2019). "โอกาสและข้อจำกัดของการจัดลำดับบิซัลไฟต์แบบลดการแสดงผลในเอพิเจโนมิกส์เชิงนิเวศวิทยาของพืช" The New Phytologist . 221 (2): 738– 742. Bibcode : 2019NewPh.221..738P . doi : 10.1111/nph.15388 . PMC 6504643 . PMID 30121954 .  
  30. ^ Kundaje A, Meuleman W, Ernst J, Bilenky M, Yen A, Heravi-Moussavi A และคณะ (กุมภาพันธ์ 2015). "การวิเคราะห์แบบบูรณาการของเอ พิเจโนมมนุษย์อ้างอิง 111 รายการ" Nature 518 ( 7539 ): 317–30 . Bibcode : 2015Natur.518..317 . doi : 10.1038/nature14248 . PMC 4530010. PMID 25693563 .  
  31. ^ Pennacchio LA, Bickmore W, Dean A, Nobrega MA, Bejerano G (เมษายน 2013). "Enhancers: ห้าคำถามสำคัญ" Nature Reviews. Genetics . 14 ( 4): 288– 95. doi : 10.1038/nrg3458 . PMC 4445073. PMID 23503198 .  
  32. ^ a b Zhang Z, Pugh BF (มกราคม 2011). "การทำแผนที่โครงสร้างหลักของโครมาตินทั่วทั้งจีโนมด้วยความละเอียดสูง" . Cell . 144 (2): 175– 86. doi : 10.1016/j.cell.2011.01.003 . PMC 3061432 . PMID 21241889 .  
  33. ^ Axel R (กรกฎาคม 1975). "การแตกตัวของ DNA ในนิวเคลียสและโครมาตินด้วยนิวคลีเอสของสแตฟิโลค็อกคัส". ชีวเคมี14 ( 13): 2921– 5. doi : 10.1021/bi00684a020 . PMID 1148185 . 
  34. ^ Zhou W, Sherwood B, Ji Z, Xue Y, Du F, Bai J และคณะ (ตุลาคม 2017). "การทำนายความไวต่อ DNase I ทั่วทั้งจีโนมโดยใช้การแสดงออกของยีน" Nature Communications 8 ( 1) 1038. Bibcode : 2017NatCo...8.1038Z . doi : 10.1038/s41467-017-01188-x . PMC 5715040 . PMID 29051481 .  
  35. ^ Aldred SF, Collins PJ, Davis CA, Doyle F, Epstein CB, Frietze S และคณะ (กลุ่มโครงการ ENCODE) (กันยายน 2012) " สารานุกรมแบบบูรณาการขององค์ประกอบ DNA ในจีโนมมนุษย์" Nature 489 ( 7414): 57– 74. Bibcode : 2012Natur.489 ...57T . doi : 10.1038/nature11247 . PMC 3439153. PMID 22955616 .  
  36. ^ He HH, Meyer CA, Hu SS, Chen MW, Zang C, Liu Y และคณะ (มกราคม 2014). "โปรโตคอล DNase-seq ที่ได้รับการปรับปรุงและการวิเคราะห์ข้อมูลเผยให้เห็นอคติที่แท้จริงในการระบุร่องรอยของปัจจัยการถอดรหัส" Nature Methods . 11 (1): 73– 78. doi : 10.1038/nmeth.2762 . PMC 18771 . PMID 24317252 .  
  37. ^ Tsompana M, Buck MJ (20 พฤศจิกายน 2014). "การเข้าถึงโครมาติน: หน้าต่างสู่จีโนม" . Epigenetics & Chromatin . 7 (1) 33. doi : 10.1186/1756-8935-7-33 . PMC 4253006 . PMID 25473421 .  
  38. ^ Giresi PG, Kim J, McDaniell RM, Iyer VR, Lieb JD (มิถุนายน 2550). "FAIRE (Formaldehyde-Assisted Isolation of Regulatory Elements) แยกองค์ประกอบควบคุมการทำงานจากโครมาตินของมนุษย์" . Genome Research . 17 (6): 877– 85. doi : 10.1101/gr.5533506 . PMC 1891346 . PMID 17179217 .  
  39. ^ Buenrostro JD, Giresi PG, Zaba LC, Chang HY, Greenleaf WJ (ธันวาคม 2013). "การย้ายตำแหน่งของโครมาตินดั้งเดิมเพื่อการวิเคราะห์โปรไฟล์เอพิเจโนมิกส์ที่รวดเร็วและไวต่อโครมาตินแบบเปิด โปรตีนที่จับกับ DNA และตำแหน่งนิวคลีโอโซม" Nature Methods . 10 (12): 1213– 8. doi : 10.1038/nmeth.2688 . PMC 3959825 . PMID 24097267 .  
  40. ^ Liu Y, Yang M, Deng Y, Su G, Enninful A, Guo CC และคณะ (2020-12-10). "การจัดลำดับมัลติโอมิกส์ความละเอียดเชิงพื้นที่สูงผ่านบาร์โค้ดเชิงกำหนดในเนื้อเยื่อ" . Cell . 183 (6): 1665–1681.e18. doi : 10.1016/j.cell.2020.10.026 . ISSN 0092-8674 . PMC 7736559 . PMID 33188776 .   
  41. ^ "แพลตฟอร์ม DBiT-seq สำหรับเอพิเจโนมิกส์เชิงพื้นที่ความละเอียดสูง" AtlasXomics สืบค้นเมื่อ13 พฤศจิกายน 2025
  42. ^ Hamilton ES (2025). "ภูมิทัศน์เอพิเจโนมิกของปมประสาทรากหลังของมนุษย์ที่เปิดเผยโดย spatial ATAC-seq และ CUT&Tag" PAIN . 166 (3): 345– 358. doi : 10.1097/j.pain.0000000000003048 .
  43. ^ Schadt EE, Banerjee O, Fang G, Feng Z, Wong WH, Zhang X และคณะ (มกราคม 2013). "การสร้างแบบจำลองความแปรผันของอัตราจลนศาสตร์ในข้อมูลการจัดลำดับดีเอ็นเอรุ่นที่สามเพื่อตรวจจับการดัดแปลงที่อาจเกิดขึ้นกับเบสดีเอ็นเอ" . Genome Research . 23 (1): 129– 41. doi : 10.1101/gr.136739.111 . PMC 3530673 . PMID 23093720 .  
  44. ^ Davis BM, Chao MC, Waldor MK (เมษายน 2013). "ก้าวเข้าสู่ยุคของเอพิเจโนมิกส์ของแบคทีเรียด้วยการลำดับดีเอ็นเอแบบเรียลไทม์ระดับโมเลกุลเดี่ยว" Current Opinion in Microbiology . 16 (2): 192– 8. doi : 10.1016/j.mib.2013.01.011 . PMC 3646917 . PMID 23434113 .  
  45. ^ Lluch-Senar M, Luong K, Lloréns-Rico V, Delgado J, Fang G, Spittle K และคณะ (2013). "การจำแนกลักษณะเมทิลโลมอย่างครอบคลุมของ Mycoplasma genitalium และ Mycoplasma pneumoniae ที่ความละเอียดระดับเบสเดี่ยว" PLOS Genetics 9 ( 1) e1003191. doi : 10.1371/journal.pgen.1003191 . PMC 3536716 . PMID 23300489 .  
  46. ^ Murray IA, Clark TA, Morgan RD, Boitano M, Anton BP, Luong K และคณะ (ธันวาคม 2012). "เมทิลโลมของแบคทีเรีย 6 ชนิด" . Nucleic Acids Research . 40 (22): 11450– 62. doi : 10.1093/nar/gks891 . PMC 3526280 . PMID 23034806 .  
  47. ^ Fang G, Munera D, Friedman DI, Mandlik A, Chao MC, Banerjee O และคณะ (ธันวาคม 2012). "การทำแผนที่ทั่วทั้งจีโนมของสารตกค้างอะดีนีนที่ถูกเมทิลเลตใน Escherichia coli ที่ก่อโรคโดยใช้การจัดลำดับแบบเรียลไทม์ระดับโมเลกุลเดี่ยว" Nature Biotechnology 30 ( 12): 1232– 9. doi : 10.1038/nbt.2432 . PMC 3879109 . PMID 23138224 .  
  48. ^ Simpson JT, Workman RE, Zuzarte PC, David M, Dursi LJ, Timp W (เมษายน 2017). "การตรวจจับเมทิลเลชั่นของไซโตซีนในดีเอ็นเอโดยใช้การจัดลำดับนาโนพอเร" (PDF) Nature Methods 14 ( 4): 407– 410. doi : 10.1038/nmeth.4184 . PMID 28218898 . S2CID 16152628 .  
  49. ^ Laszlo AH, Derrington IM, Brinkerhoff H, Langford KW, Nova IC, Samson JM และคณะ (พฤศจิกายน 2013). "การตรวจจับและการทำแผนที่ของ 5-methylcytosine และ 5-hydroxymethylcytosine ด้วยนาโนพอเร MspA" Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America . 110 (47): 18904– 9. Bibcode : 2013PNAS..11018904L . doi : 10.1073/pnas.1310240110 . PMC 3839702 . PMID 24167255 .  
  50. ^ Jain M, Koren S, Miga KH, Quick J, Rand AC, Sasani TA และคณะ (เมษายน 2018). "การจัดลำดับและการประกอบจีโนมมนุษย์ด้วยนาโนพอเรโดยใช้ลำดับยาวพิเศษ" Nature Biotechnology 36 ( 4): 338– 345. doi : 10.1038/nbt.4060 . PMC 5889714 . PMID 29431738 .  
  51. ^ Flusberg BA, Webster DR, Lee JH, Travers KJ, Olivares EC, Clark TA และคณะ (มิถุนายน 2010). "การตรวจจับการเมทิลเลชั่นของ DNA โดยตรงระหว่างการลำดับดีเอ็นเอแบบเรียลไทม์ระดับโมเลกุลเดี่ยว" Nature Methods . 7 (6): 461– 5. doi : 10.1038/nmeth.1459 . PMC 2879396 . PMID 20453866 .  
  52. ^ Yang Y, Scott SA (2017). "การสร้างโปรไฟล์เมทิลเลชั่นของ DNA โดยใช้การจัดลำดับบิซัลไฟต์แบบเรียลไทม์โมเลกุลเดี่ยวแบบอ่านยาว (SMRT-BS)" Functional Genomics วิธีการทางชีววิทยาโมเลกุล เล่ม ที่ 1654 หน้า  125–134 doi : 10.1007 /978-1-4939-7231-9_8 ISBN 978-1-4939-7230-2. PMID  28986786 .
  53. ^ Strahl BD, Allis CD (มกราคม 2000). "ภาษาของการดัดแปลงฮิสโตนแบบโควาเลนต์" Nature . 403 (6765): 41– 5. Bibcode : 2000Natur.403...41S . doi : 10.1038/47412 . PMID 10638745 . S2CID 4418993 .  
  54. ^ Sedighi M, Sengupta AM (พฤศจิกายน 2550). "การปิดการทำงานของโครมาตินแบบเอพิเจเนติก: ภาวะเสถียรสองสถานะและการแพร่กระจายของแนวหน้า" . ชีววิทยาเชิงกายภาพ . 4 (4): 246– 55. arXiv : 0710.3889 . Bibcode : 2007PhBio...4..246S . doi : 10.1088/1478-3975/4/4/002 . PMC 2267688 . PMID 17991991 .  
  55. ^ Dodd IB, Micheelsen MA, Sneppen K, Thon G (พฤษภาคม 2550). "การวิเคราะห์เชิงทฤษฎีของหน่วยความจำเซลล์เอพิเจเนติกโดยการดัดแปลงนิวคลีโอโซม" . Cell . 129 (4): 813– 22. doi : 10.1016/j.cell.2007.02.053 . PMID 17512413 . S2CID 16091877 .  
  56. ^ Teif VB, Rippe K (ตุลาคม 2010). "แบบจำลองแลตติซเชิงกลสถิติสำหรับการจับกันระหว่างโปรตีนและ DNA ในโครมาติน". Journal of Physics: Condensed Matter . 22 (41) 414105. arXiv : 1004.5514 . Bibcode : 2010JPCM...22O4105T . doi : 10.1088/0953-8984/22/41/414105 . PMID 21386588 . S2CID 103345 .  

อ่านเพิ่มเติม

  • Bodnar JW, Bradley MK (พฤศจิกายน 1996). "สวิตช์โครมาติน" . วารสารชีววิทยาเชิงทฤษฎี . 183 (1): 1– 7. Bibcode : 1996JThBi.183....1B . doi : 10.1006/jtbi.1996.0195 . PMID  8959107 .
  • Cartwright IL (ตุลาคม 1987). "การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างโครมาตินที่เกี่ยวข้องกับการใช้โปรโมเตอร์ทางเลือกในยีนแอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนสของ Drosophila melanogaster" The EMBO Journal . 6 (10): 3097– 101. doi : 10.1002/j.1460-2075.1987.tb02618.x . PMC  553749 . PMID  3121305 .
  • "2 รูปแบบโครมาตินที่ตำแหน่งการจับของปัจจัยการถอดรหัส" Nature : 1. 2019. doi : 10.1038/nature28171 .
ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Epigenomics&oldid=1348334155 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เอพิเจโนมิกส์

เอพิเจโนมิกส์คือการศึกษาชุด การดัดแปลง เอพิเจเนติกส์ ทั้งหมด บนสารพันธุกรรมของเซลล์...

เอพิเจเนติกส์

การดัดแปลงจีโนมที่เปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนซึ่งไม่สามารถอธิบายได้ด้วยการดัดแปลงลำดับดีเอ็นเอหลักและสามารถ ถ่ายทอดได้ทั้ง แบบไมโทซิส และ ไมโอซิส จัดเป็นการดัดแปลงเอพิเจเนติกส์...

การเมทิลเลชั่นของดีเอ็นเอ

การดัดแปลงเอพิเจเนติกส์ครั้งแรกที่ได้รับการศึกษาอย่างละเอียดคือการเมทิลเลชันของ DNA ดังที่ชื่อบ่งบอก การเมทิลเลชันของ DNA คือกระบวนการที่ กลุ่มเมทิล ถูกเพิ่มเข้าไปใน DNA เอนไซม์ที่รับผิดชอบในการเร่งปฏิกิริยานี้คือ DNA เมทิลทรานสเฟอเรส (DNMTs)...

การดัดแปลงฮิสโตน

ใน ยูคาริโอต ดีเอ็นเอ จีโนมจะขดตัวเป็นคอมเพล็กซ์โปรตีน-ดีเอ็นเอที่เรียกว่า โครมาติน ฮิ สโตน ซึ่งเป็นโปรตีนชนิดที่พบมากที่สุดในโครมาติน ทำหน้าที่ทำให้ดีเอ็นเออัดแน่นขึ้น ประจุบวกสุทธิบนฮิสโตนช่วยให้เกิดการจับกับดีเอ็นเอซึ่งมีประจุลบ...