揭示全基因組DNA甲基化、半甲基化與遺傳突變的新方法

　　5月31日，中國科學院北京生命科學研究院研究員孫中生團隊與北京大學腫瘤醫院合作，在Briefings in Bioinformatics上，發表了題為A new approach to decode DNA methylome and genomic variants simultaneously from double strand bisulfite sequencing的最新研究成果。該研究開發出可以同時精準分析全基因組DNA甲基化、半甲基化與遺傳突變的新方法，為從遺傳和表觀遺傳角度解析疾病及生命現象的發生發展過程提供了一個有效且可靠的工具。

　　遺傳及表觀遺傳變異能夠交互作用，在疾病及生命現象的發生發展過程中發揮重要作用。DNA甲基化作為一種主要的表觀遺傳修飾形式，具有抑制轉座子活性、控制基因組印跡及調控基因表達等多種生物學功能。全基因組亞硫酸鹽測序利用亞硫酸鹽反轉所導致的C>T轉變來定量單個位點的甲基化水平，是檢測DNA甲基化組的經典方法。基于此，一些研究開發了從亞硫酸鹽測序數據中識別單核苷酸突變的軟件。然而，因為C>T突變是群體中最廣泛存在的遺傳變異（如人類dbSNP數據庫中35%的單核苷酸變異是C>T），所以這些軟件并不能從現有的全基因組甲基化測序數據中準確識別C>T突變，也無法解決亞硫酸鹽翻轉失敗以及比對錯誤所造成的假陽性問題。群體中這些廣泛存在的C>T突變為此類位點甲基化水平的精確測量也帶來了挑戰。

　　針對現有全基因組DNA甲基化分析存在的缺點，孫中生團隊在長期從事表觀基因組新技術研發及應用的工作基礎上，開發了一種有效且可靠的在全基因組中解析DNA甲基化和遺傳變異的新方法——DSBS。該方法通過利用發夾狀的接頭將亞硫酸鹽處理后的DNA兩條鏈連接在一起，高通量測序后，通過生物信息分析流程（https://github.com/tianguolangzi/DSBS）可以同時檢測來自于同一條雙鏈DNA的兩條DNA鏈，實現從一套測序數據中同時精準分析DNA甲基化水平和單核苷酸變異。相對于目前表現最好的從全基因組甲基化測序數據中檢測單核苷酸變異的分析軟件BS-SNPer，DSBS將單核苷酸變異的檢測靈敏度從75.2%提升至92.4%，將準確度從77.7%提升至92.7%。在DNA甲基化檢測的準確性方面，DSBS與目前DNA甲基化檢測“金標準”MethylC-seq檢測DNA甲基化水平的相關性達到0.95，且具有較高的技術重復性。為從遺傳和表觀遺傳角度解析生命現象及疾病的發生發展過程提供了有效的工具，表明了在群體表觀基因組學研究中考慮遺傳背景的重要性。

　　該研究由孫中生組已畢業研究生梁加龍和張坤共同完成，孫中生和北京大學腫瘤醫院副研究員滕花景為論文的共同通訊作者。研究工作得到國家自然科學基金及廣東省重點研發計劃的資助。

　　DSBS技術建庫策略及其識別單核苷酸遺傳變異和DNA甲基化水平的準確性