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口腔专题|同一模型不同层面发SCI系列(二)

来源:小博发布时间:2020-07-29

根据题目,顾名思义,本次内容其实是围绕口腔领域的五指山小型猪动物模型展开的相关研究,涉及表达谱研究、甲基化研究和非编码RNA的研究。这个系列中包含3篇文章,它们的实验设计都是一样的,不同的是:在相同的样本基础上开展不同层面的研究,这一点还是比较值得借鉴! 该系列中模型、样本分组信息均如下:动物模型:五指山小型猪下颌第三乳磨牙胚作为研究对象实验分组:E40、E50、E60分组 / E50、E60分组,每个时期三个生物学重复 今天呢,主要介绍基于此设计下甲基化的相关研究! 研究背景:DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,在发育过程中对基因表达调控至关重要,但甲基化在大型动物牙齿发育中的研究比较少。本篇文章是筛选五指山小型猪牙齿发育过程中关键的甲基化区域及其匹配基因。 论文题目Genome-wide DNA methylation profile of developingdeciduous tooth germ in miniature pigs,也发表在BMC Genomics (IF=3.5)上。

 样本选择:研究牙齿发育,首先先定位牙齿更新发育过程中的几个阶段进行选材,而且时间点选择要经典,要有典型代表性。本实验采用五指山小型猪下颌第三乳磨牙胚作为研究对象,获取不同孕期的小型猪胚胎,选取胚胎E40、E50、E60(这里的E后面数字是天数),其分别对应帽状期、钟状期和钟状晚期分泌期。下颌第三乳磨牙胚在下颌牙列中发育较早,定位比较准确,发育时比较典型,非常适合做牙齿发育学的研究。 初步探索:模型同样用的是五指山小型猪,但只选用了E50和E60两个时期(E40时期属于牙齿发育早期未被纳入),每组三个生物学重复,分别取五指山猪胚胎的下颌骨,提取DNA,采用甲基化DNA免疫沉淀技术,亚硫酸氢盐处理,测序(即甲基化免疫共沉淀测序,MeDIP-seq),两组数据进行差异分析,得到10488个差异甲基化区域,匹配到2469个差异甲基化基因(其中1938个上调,531个下调)。从整体数据上来看,发现不论是E50还是E60,TSS周围的DNA甲基化水平较低。大部分甲基化的Peak片段集中在CDS区域。 

同时,E60和E50相比,在基因的不同位置高甲基化的基因数量E60更多, E60受高甲基化的基因调控更强。

 

后期筛选:如何进一步定位牙齿发育过程中的关键甲基化基因呢?1、进一步分析甲基化区域的基因功能和通路,2469个差异甲基化区域的基因进行了功能和通路的显著性富集分析,选取了Top20基因功能展示,E50 vs E60差异甲基化基因参与了top20的功能有信号转导,蛋白水解,小分子代谢,增殖,黏附,迁移等。Top20的通路有细胞骨架,黏附,蛋白水解,Wnt和细胞周期等,均用柱状图-LogP展示。 

 

2、再通过构建Pathway-network,网络分析定位核心的通路是钙离子通路,黏附,细胞骨架,ErbB等通路。差异甲基化区域的基因之间的相互作用关系图进一步确定核心调控的基因。PLCG2,PLA2G4A, PLD1, PIK3CB, PIK3CD等degree均比较高,在牙齿再生,生长因子功能通路中都发挥非常重要的作用。

 

3、最后再做一个BSP验证就完事啦,经典的BSP圈圈图,黑色实心代表甲基化的CG位点,白色空心代表未甲基化的CG位点,吻合度还是非常高的。 


思路汇总:通过思路图再回顾下整个流程,从前期样本收集—甲基化检测—数据分析挑选出关键甲基化基因—BSP验证。 

 

研究结论:非常全面的分析了牙齿发育中整体甲基化状态的改变,确定了从E50到E60牙齿发育过程中关键的104个甲基化调控的基因,深入研究了小型猪牙齿发育过程中表观遗传的变化。

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