第一類:基于引物設計功能的軟件。此類軟件主要是針對重亞硫酸鹽序列進行甲基化特異性PCR(methylation-specific PCR,
MS-PCR or MSP)和重亞硫酸鹽測序(bisulfite sequencing,
BS)引物的設計。由于重亞酸鹽修飾的特殊性,使常規的分子生物學軟件,如Primer Premier、Oligo、DNASis、DNA
Max、Vecter NTI
Suit等均無法適用于MSP和BS引物的設計。國外的研究者根據MSP和BS的特殊性,分別提供了多種免費或付費的專業軟件,其中,某些軟件,如MethPrimer已被國內外研究者廣泛使用。
軟件:MethPrimer
主頁:http://www.urogene.org/methprimer
簡介:設計甲基化特異性PCR(methylation-specific PCR, MS-PCR or
MSP)和重亞硫酸鹽測序(bisulfite
sequencing)引物的最早和最經典的軟件,也是一款免費軟件,它廣受表觀遺傳學研究者的喜愛,也是DNA甲基化研究者使用最頻繁的一款表觀遺傳學DNA甲基化研究工具軟件。就本人及同事的使用經驗而言,該軟件所設計的引物擴增效率和特異性均非常好,不過,在實際應用中,如果能配合Primer
Premier軟件對引物的Tm值進行適當的調整或修改,可進一步提高PCR的擴增效率。此外,此款軟件在進行引物設計的過程中,會自動對待分析序列的CpG島進行分析,它所得到的結果與其它幾款CpG島專業分析軟件(見下)一致。當然,如果用戶只想對CpG島的分析和密度進行分析時,可選擇其它CpG島專業分析軟件。
文獻:Li LC, Dahiya R. MethPrimer: designing primers for methylation PCRs. Bioinformatics. 2002 Nov;18(11):1427-31.
評級:★★★★★
軟件:BiSearch
主頁:http://bisearch.enzim.hu/
簡介:與MethPrimer類似的專用于重亞硫酸鹽修飾序列相關PCR或測序引物設計的。要使用其功能,需要在其網站注冊后使用。由于本人并不是很了解該軟件,且并未將其與MethPrimer進行比較過,因此,其功能如何,尚不能斷言。
文獻:Tusnady GE, Simon I, Varadi A, Aranyi T. BiSearch: primer-design and
search tool for PCR on bisulfite-treated genomes. Nucleic Acids Res.
2005 Jan 13;33(1):e9 (PMID: 15653630)
推薦:★★★★★
軟件:BioToolKit300 - Primo MSP 3.4
主頁:http://www.changbioscience.com/
簡介:BioToolKit300是一款基于Java語言的分子生物學軟件,支持Windows NT / XP和Mac
OSX等操作系統,其試用版僅有60天試用期。該軟件是集各種常用分子生物學應用工具之大全的工具軟件,十分的實用。Primo MSP
3.4是內嵌于BioToolKit300中的MS-PCR和重亞硫酸鹽測序引物設計軟件。如果設計標準的PCR引物,則使用BioToolKit300中的Primo
Pro 3.4即可。
論壇上相關貼子的地址:http://bbs.bioon.com/dispbbs.asp?BoardID=25&ID=130360
文獻:暫缺
推薦:★★★☆☆
軟件:CpG Ware
主頁:https://apps.serologicals.com/cpgware/
簡介:是一款類似于MethPrimer的MS-PCR和重亞硫酸鹽測序引物設計的軟件。不過,需要付費使用(關于此點,本人并不是很確定)
文獻:暫缺
推薦:★★★☆☆
第二類:CpG島序列分析軟件。此類軟件根據一定的規則對基因組DNA序列的CpG島進行預測。CpG島的準確預測是進行MSP和BS引物設計的基礎。不過,在第一類軟件中往往也包括了CpG島的分析與預測功能。
軟件:CpGPlot/CpGReport/Isochore
主頁:http://www.ebi.ac.uk/emboss/cpgplot/
簡介:由歐洲EBI網站提供的基因組DNA序列CpG島分析軟件,單憑EBI的名氣,想必大家對其功能平添幾分信任度吧?
文獻:暫缺
推薦:★★★★★
軟件:CpGProD
主頁:http://pbil.univ-lyon1.fr/software/cpgprod_query.html
簡介:CpGProD也是一款專門針對哺乳動物基因組DNA序列CpG島進行分析的在線軟件,其特點和功能類似于上述介紹的EBI網站的相關軟件。
文獻:暫缺
推薦:★★★★☆
軟件:CpG Island Searcher
主頁:http://www.cpgislands.com/;http://cpgislands.usc.edu/
簡介:基因組DNA序列CpG島進行分析的在線軟件,其特點和功能類似于上述介紹的EBI網站的相關軟件。
文獻:Takai D, Jones PA. The CpG island searcher: a new WWW resource. In Silico Biol. 2003;3(3):235-40 (PMID: 12954087)
推薦:★★★★☆
第三類:CpG位點甲基化狀態作圖軟件。此類軟件以重亞硫酸鹽測序結果為基礎,以線圖或點圖形式表現每個CpG位點的甲基狀態(或發生頻率),從而為不同疾病狀態的的DNA甲基化特異性圖譜提供直接實驗依據。
軟件:MethTools
主頁:http://genome.imb-jena.de/methtools/
簡介:是一款對DNA重亞硫酸鹽測序結果進行分析的免費工具軟件,它可將CpG位點的甲基化狀態分別以實心點和空白點的形式表示全甲基化和半甲基化狀態,很多發表的文章在對CpG位點的甲基化譜進行圖譜繪制時均采用此工具軟件。不過,盡管此軟件是免費軟件,它僅提供基于Linux、Unix或蘋果機操作系統,因此,對國內主要使用MS
Windows操作系統的用戶而言,多少有一點不便,不過,該軟件還提供基于在線免費分析模塊,因本人高未用過其在線模塊,因此,其功能是否如單機版,本人尚不敢斷言。對于從事表觀遺傳學領域之DNA甲基化研究者而言,熟悉和了解,以及能較為熟練地掌握此軟件,應當算是一個基本功。
文獻:Grunau C, Schattevoy R, Mache N, Rosenthal A. MethTools--a toolbox to
visualize and analyze DNA methylation data. Nucleic Acids Res. 2000 Mar
1;28(5):1053-8. (PMID: 10666443)
推薦:★★★★★
軟件:BiQ Analyzer
主頁:http://biq-analyzer.bioinf.mpi-sb.mpg.de/
簡介:該軟件功能與MethTool類似,也是一款專業性針對重亞硫酸鹽測序結果分析,并對CpG位點的甲基化狀態進行簡單的線型繪圖的軟件,但與MethTool相比,該軟件是一款基于Java語言的單機版軟件,可下載至本地機運行,但需要網絡支持,因為它的ClustW序列比對功能需要使用NCBI的遠程服務器。由于它是基于Java語言的,因此,該軟件可于包括Windows、Linux、Unix等多種操作平臺上運行。Java下載地址:http://java.sun.com/getjava/;JAVA測試頁面: http://java.com/zh_CN/download/help/testvm.xml;安裝完畢JAVA后檢測JAVA版本的方法:在DOS命令狀態下使用“Java -version”,要求至少要達到以下版本信息:
java version " 1.4.2_06"
Java(TM) 2 Runtime Environment, Standard Edition (build 1.4.2_06-b03)
Java HotSpot(TM) Client VM (build 1.4.2_06-b03, mixed mode)
如果在Java運行環境的安裝過程及本軟件的使用過程中有何問題,大家可至本論壇留言于本人,本人將盡力解答。此外,該軟件對CpG位點的作圖尚是線型圖,并非象MethTool一樣的標準JPG或TIF圖像文件。該軟件作者聲稱,如果有超過5位以上用戶給他寫信,并要求增強其圖像功能的話,他會在下一版本中增加其功能。希望廣大網友能多向此位作者寫信,一來勉勵免費生物醫學軟件作者,二來可通過大家的努力,可使該軟件的下一版本的功能更加完善。
文獻:
Bock, C., S. Reither, T. Mikeska, M. Paulsen, J. Walter and T. Lengauer:
(2005). BiQ_Analyzer: Visualization and quality control for DNA
methylation data from bisulphite sequencing. http://biq-analyzer.bioinf.mpi-sb.mpg.de.
推薦:★★★★★
表觀遺傳學
表觀遺傳學是與遺傳學(genetic)相對應的概念。遺傳學是指基于基因序列改變所致基因表達水平變化,如基因突變、基因雜合丟失和微衛星不穩定等;而表觀遺傳學則是指基于非基因序列改變所致基因表達水平變化,如DNA甲基化和染色質構象變化等;表觀基因組學(epigenomics)則是在基因組水平上對表觀遺傳學改變的研究。所謂DNA甲基化是指在DNA甲基化轉移酶的作用下,在基因組CpG二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共價鍵結合一個甲基基團。正常情況下,人類基因組“垃圾”序列的CpG二核苷酸相對稀少,并且總是處于甲基化狀態,與之相反,人類基因組中大小為100—1000
bp左右且富含CpG二核苷酸的CpG島則總是處于未甲基化狀態,并且與56%的人類基因組編碼基因相關。人類基因組序列草圖分析結果表明,人類基因組CpG島約為28890個,大部分染色體每1
Mb就有5—15個CpG島,平均值為每Mb含10.5個CpG島,CpG島的數目與基因密度有良好的對應關系[9]。由于DNA甲基化與人類發育和腫瘤疾病的密切關系,特別是CpG島甲基化所致抑癌基因轉錄失活問題,DNA甲基化已經成為表觀遺傳學和表觀基因組學的重要研究內容。