06甲基化在拟南芥开花过程中的研究

Whole-genome DNA methylation patterns and complex associations with gene structure and expression during

flower development in Arabidopsis

原文链接 https://doi.org/10.1111/tpj.12726

Abstract

植物的开花是一个复杂的过程，需要大量的基因表现特定的时空表达模式。逐渐积累的证据表明，表观遗传机制尤其是DNA甲基化在植物的开花中扮演者重要的作用。但是对于全基因组范围内去研究DNA甲基化与基因表达的关系是非常少的。因此作者通过对开花的三个阶段的甲基化进行了分析，比较基因甲基化水平在两个连续的发育阶段的变化；结合转录组数据表明一些基因的DNA甲基化的变化与对应表达存在相关性，同时发现甲基化在不同的基因区域表现不一样

背景知识

表观遗传在调节基因的表达中扮演者重要的作用，其中就包括组蛋白修饰、染色质重塑、micRNA介导的RNA降解、DNA甲基化 。研究表明基因组重复序列、转座子上发生的DNA甲基化有助于维持基因组的稳定。有报道，通过将重复序列导入到植物中，对应的转基因植株发生甲基化从而诱导基因的沉默

在真核生物中DNA的基因化模式都很保守，接下来主要讨论一下哺乳动物和植物中DNA甲基化是如何产生，甲基化如何维持以及如何去甲基化

• 哺乳动物中

  出现最多类型的甲基化是CG甲基化，在甲基转移酶DNMT1和其对应的同源基因的作用下发生甲基化

• 植物中

  甲基化的类型分为CG、CHG、CHH三种类型分别对应了三种催化甲基化的酶MET1、CMT3、DRMs

通过使用亚硫氰酸盐处理，进行高通量测序的技术已经成为研究DNA的甲基化的黄金标准，能够将分辨率提高到单个碱基的水平。

结果部分

分析发育阶段总体甲基化变化趋势

• 随机挑选测序结果中的几个甲基化位点，进行试验验证；证明数据比较可信

• 对基因区域每种甲基化的数目进行统计外显子区域 、内含子区域、启动子区域、基因间区，发现GHH类型与其他两种类型相比在基因间区占比更加丰富

• 对甲基化的指标进行了标准化，看整体染色体的甲基化情况

发育阶段甲基化位点的变化

• 甲基化位点的变化

• 每种类型甲基化的变化

• 时期特异的甲基化，共有的甲基化

• 比较不同类型的基因（编码基因、miRNA、TEgenes、假基因等)，在发育阶段中甲基化水平的变化；蛋白编码基因的甲基化水平变化肯定最剧烈

基因的不同区域的甲基化与基因表达的相关性

gene Body区域的甲基化起着转录调控的信号

3中甲基化在发育阶段的变化模式，和对应的功能

发育过程中3种类型甲基化的变化模式和对应的功能

讨论

• 作者简单的描述了DNA甲基化和基因表达的存在一定的相关性，并且不同类型甲基化在基因的不同区域，对基因的表达有这不同的效应

• 按照基因的属性进行了分类，分别比较在发育阶段中每种类型基因的甲基化变化程度，编码基因的变化最为剧烈

数据处理需要借鉴的地方

• 对DNA甲基化的数据进行标准化