一种DNA甲基化的检测方法与流程

    专利查询2025-11-05  2


    本发明涉及检测dna分子中胞嘧啶碱基甲基化状态的方法,尤其是利用双链dna脱氨酶使得未甲基化胞嘧啶转变为尿嘧啶的方法。本发明还涉及检测检测dna分子中胞嘧啶碱基甲基化状态的试剂盒,其包括双链dna脱氨酶。


    背景技术:

    1、dna甲基化(dna methylation)是生物体内在dna上发生甲基化化学修饰的现象,其化学本质是:在胞嘧啶碱基的嘧啶环第5位碳原子上,原有的一个氢原子被替换成甲基,形成5-甲基胞嘧啶(5-methylcytosine)。这种dna修饰在不改变dna序列的前提下,影响了基因表达与调控、细胞分裂与分化、细胞的代谢与生长等诸多生命过程,最终影响着生物个体的生长发育、代谢繁衍、疾病发生发展和衰老死亡,是一种表观遗传因子,在表观遗传调控方面发挥重要作用。因为5-甲基胞嘧啶与胞嘧啶碱基配对方式相同,所以如果需要对dna序列上甲基化修饰进行高通量测序(next generation sequencing,ngs),必须先特异性地将具有/不具有甲基化的胞嘧啶转化为其他碱基,才能区分甲基化修饰。

    2、当前广泛使用的dna甲基化检测方法为重亚硫酸盐转化法(bisulfiteconversion),其通过重亚硫酸盐实现未甲基化的胞嘧啶碱基转变为尿嘧啶碱基。该方法需要将包含dna分子或dna片段的样品在严酷环境下(如高温、高盐、酸性环境)反应数个小时,会使得dna变性、断裂,大部分dna会在转化反应过程中降解丢失。因此,其缺点至少包括:这个方法的操作过程时间很长,并且要经历相对比较高的温度,对于dna本身的质量破坏明显;这个化学处理的过程会对dna模版造成大量的损耗,通常认为处理后的dna模版只有原来的1/10不到。这对含量较低的样本来说是致命的,例如古生物/化石中的dna,或者临床样本中的例如血液的cfdna。

    3、近年来基于酶学转化法的dna甲基化测序技术逐渐发展成熟,例如em-seq技术,其借助单链dna脱氨酶apobec3a进行胞嘧啶碱基向尿嘧啶碱基的转化。酶学转化法摒弃了严酷的化学处理过程,避免在转化时对dna造成断裂和降解,但依然存在一些问题,例如,就em-seq技术来说,因为apobec3a仅能对单链dna进行转化,需要对dna进行打断并使用甲酰胺或氢氧化钠对dna进行处理,保证dna双链完全变为单链状态,但实际操作中无法保证所有双链dna分子的所有区域均能变成单链dna,因而有些区域无法完成充分的apobec3a介导的转化;脱氨酶apobec3a在胞嘧啶碱基c前面一位有明显的碱基偏好性,对于大部分位点可能存在转变不足的情况。因此,本领域仍亟需开发新的甲基化检测方法。


    技术实现思路

    1、在一方面,本文提供了检测dna分子中胞嘧啶碱基甲基化状态的方法,包括如下步骤:

    2、1)让所述dna分子与氧化试剂接触,使得所述dna分子中的甲基化胞嘧啶碱基被氧化;

    3、2)用双链dna脱氨酶处理所述dna分子,使得所述dna分子中非甲基化胞嘧啶碱基发生脱氨基反应;以及

    4、3)将所述dna分子中未发生脱氨基反应的胞嘧啶碱基鉴定为甲基化胞嘧啶碱基,发生了脱氨基反应的胞嘧啶碱基鉴定为未甲基化胞嘧啶碱基。

    5、在一些实施方案中,所述双链dna脱氨酶选自:

    6、1)野生型ddd_ss或其突变体;

    7、2)野生型ddd_fa或其突变体;以及

    8、3)野生型ddd_bc或其突变体。

    9、在一些实施方案中,所述突变体与其对应野生型双链dna脱氨酶在氨基酸序列上有至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%的序列一致性。

    10、在一些实施方案中,所述双链dna脱氨酶为野生型ddd_ss或野生型ddd_fa。

    11、在一些实施方案中,步骤1)中甲基化胞嘧啶碱基被氧化为5fc、5cac和/或5gmc。

    12、在一些实施方案中,所述氧化试剂包括tet蛋白,或tet蛋白和糖基转移酶,例如t4噬菌体β-葡糖基转移酶(t4-bgt)。

    13、在一些实施方案中,步骤2)不包括对所述dna分子进行变性处理。

    14、在一些实施方案中,步骤3)通过测序来鉴定所述dna分子中的胞嘧啶碱基是否为甲基化胞嘧啶碱基,优选地,所述测序选自sanger测序、二代测序(ngs)和三代测序(单分子测序)。

    15、在一些实施方案中,步骤3)通过扩增来鉴定鉴定所述dna分子中的胞嘧啶碱基是否为甲基化胞嘧啶碱基,优选地,所述扩增通过甲基化特异性pcr进行。

    16、另一方面,本文提供了检测dna分子中胞嘧啶碱基甲基化状态的试剂盒,包括

    17、1)氧化试剂,所述氧化试剂能够使得所述dna分子中的甲基化胞嘧啶碱基被氧化;和

    18、2)双链dna脱氨酶。

    19、在一些实施方案中,所述氧化试剂包括tet蛋白,或tet蛋白和糖基转移酶,例如t4噬菌体β-葡糖基转移酶(t4-bgt)。

    20、在一些实施方案中,所述双链dna脱氨酶选自:

    21、1)ddd_ss或其突变体;

    22、2)ddd_fa或其突变体;以及

    23、3)ddd_bc或其突变体。

    24、在一些实施方案中,所述突变体与其对应野生型双链dna脱氨酶在氨基酸序列上有至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%的序列一致性。

    25、在一些实施方案中,所述双链dna脱氨酶为野生型ddd_ss或野生型ddd_fa。

    26、本文提供的方法采用双链dna脱氨酶对dna进行脱氨基处理,无需双链变性步骤,对dna样本损耗极低,降低了对胞嘧啶附近碱基的偏好性,简化了操作流程,提高了检测准确度。



    技术特征:

    1.检测dna分子中胞嘧啶碱基甲基化状态的方法,包括如下步骤:

    2.如权利要求1所述的方法,其中所述双链dna脱氨酶选自:

    3.如权利要求1或2所述的方法,其中所述突变体与其对应野生型双链dna脱氨酶在氨基酸序列上有至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%的序列一致性。

    4.如权利要求1-3任一项所述的方法,其中所述双链dna脱氨酶为野生型ddd_ss或野生型ddd_fa。

    5.如权利要求1-4任一项所述的方法,其中步骤1)中甲基化胞嘧啶碱基被氧化为5fc、5cac和/或5gmc。

    6.如权利要求1-5任一项所述的方法,其中所述氧化试剂包括tet蛋白,或tet蛋白和糖基转移酶,例如t4噬菌体β-葡糖基转移酶(t4-bgt)。

    7.如权利要求1-6任一项所述的方法,其中步骤2)不包括对所述dna分子进行变性处理。

    8.如权利要求1-7任一项所述的方法,其中步骤3)通过测序来鉴定所述dna分子中的胞嘧啶碱基是否为甲基化胞嘧啶碱基,优选地,所述测序选自sanger测序、第二代测序(ngs)和第三代测序(单分子测序)。

    9.如权利要求1-7任一项所述的方法,其中步骤3)通过扩增来鉴定鉴定所述dna分子中的胞嘧啶碱基是否为甲基化胞嘧啶碱基,优选地,所述扩增通过甲基化特异性pcr进行。

    10.检测dna分子中胞嘧啶碱基甲基化状态的试剂盒,包括

    11.如权利要求10所述的试剂盒,其中所述氧化试剂包括tet蛋白,或tet蛋白和糖基转移酶,例如t4噬菌体β-葡糖基转移酶(t4-bgt)。

    12.如权利要求10或11所述的试剂盒,其中所述双链dna脱氨酶选自:

    13.如权利要求10-12任一项所述的试剂盒,其中所述突变体与其对应野生型双链dna脱氨酶在氨基酸序列上有至少80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%或99%的序列一致性。

    14.如权利要求10-13任一项所述的试剂盒,其中所述双链dna脱氨酶为野生型ddd ss或野生型ddd fa。


    技术总结
    本文提供了检测DNA分子中胞嘧啶碱基甲基化状态的方法,包括步骤:1)让所述DNA分子与氧化试剂接触,使得所述DNA分子中的甲基化胞嘧啶碱基被氧化;2)用双链DNA脱氨酶处理所述DNA分子,使得所述DNA分子中非甲基化胞嘧啶碱基发生脱氨基反应;以及3)将所述DNA分子中未发生脱氨基反应的胞嘧啶碱基鉴定为甲基化胞嘧啶碱基,发生了脱氨基反应的胞嘧啶碱基鉴定为未甲基化胞嘧啶碱基。本文还提供了检测DNA分子中胞嘧啶碱基甲基化状态的试剂盒。本文提供的方法采用双链DNA脱氨酶对DNA进行脱氨基处理,对DNA样本损耗极低,无需双链变性步骤,简化了操作流程,提高了检测准确度。

    技术研发人员:陈奇涵
    受保护的技术使用者:南京迈西可生物科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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