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Applications de l'ordonnancement entier de bisulfite de génome (WGBS)

Le bisulfite entier de génome ordonnançant, ou le WGBS, est une technique de ordonnancement de la deuxième génération pour analyser la méthylation d'ADN.

Par Egorov ArtemCrédit d'image : Egorov Artem/Shutterstock

La méthylation d'ADN est un mécanisme épigénétique pour régler l'expression du gène et concerne ajouter un groupe méthylique à une base de cytosine. Des configurations anormales de méthylation ont été associées à plusieurs conditions et maladies, telles que le cancer. Depuis le développement de WGBS, elle a été appliquée pour étudier la reprogrammation épigénétique, les signatures épigénétiques, et d'autres.

Méthodologie fondamentale

WGBS combine l'utilisation du traitement de bisulfate de sodium et de l'ordonnancement du débit ADN de haut. Le bisulfite de sodium protège des cytosines méthylés, ou des methylcytosines, contre la conversion, alors que des cytosines unmethylated sont convertis en uracile.

Les cytosines unmethylated sont alors encore convertis en thymines après l'ACP, qui signifie que les résultats de ordonnancement montrent principalement des bases d'adénine, de guanine et de thymines, avec toutes les bases de cytosine indiquant les sites méthylés de cytosine.

La méthode a été au commencement essayée sur la thaliana d'Aradopsis, une centrale, due à son génome relativement petit. Elle a capable depuis lors prouvé d'analyser environ 90% de tous les cytosines qui ont été essayés. La technique de WGBS a été appliquée aux génomes des êtres humains, des souris, du maïs, et du soja.

Applications de cellule souche

Les cellules souche sont des cellules indifférenciées qui maintiennent la capacité de devenir n'importe quel type de cellule, tel que des neurones ou des cellules musculaires. Ceci les effectue d'intérêt grand pour les biologistes de développement et des applications éventuelles en médicament, de comprendre ce qui les rend différentes des cellules matures.

Du premier les plans de base larges et uniques génome de définition des cytosines méthylés en cellules souche embryonnaires humaines et les fibroblastes foetaux ont montré des différences importantes entre les deux. En cellules embryonnaires, presque un quart de toute la méthylation recensée était dans un contexte de guanine (CG) de non-cytosine, alors que dans les cellules foetales 99,98% de methylcytosines étaient dans le contexte de CHROMATOGRAPHIE GAZEUSE.

Des moyens du contexte Non-CG. il était dans CHG ou CHH, où H représente l'adénine, les thymines, ou la cytosine. Avant ceci, on l'a principalement cru que presque toute la méthylation d'ADN mammifère s'est produite dans le contexte de CG., alors que cette étude a indiqué que ce peut être une caractéristique générale en cellules souche embryonnaires humaines.

La méthylation Non-CG. a semblé être détruite lors de la différenciation. La méthylation non-CG. a été remise quand des cellules foetales ont été manipulées dans les cellules souche pluripotent induites. Ceci explique également que la méthylation de CHG et de CHH n'est pas due aux différences génétiques, mais est au lieu une caractéristique des cellules souche embryonnaires.

L'étude précédente a indiqué que des cellules souche, si les cellules souche pluripotent induites ou la cellule souche embryonnaire, caractéristiques épigénétiques partagées par méthylation. Les cellules souche sont énormément importantes pour des buts thérapeutiques et l'étude des maladies. Elles diffèrent des cellules somatiques par des transformations epigenomic, plutôt que les génétiques, rendant étudiant leur configuration de méthylation hautement intéressant.

Une étude complémentaire complémentaire concentrée sur les différences entre les cellules souche embryonnaires et les cellules souche pluripotent induites et constatée que tandis que leur configuration de méthylation est très assimilée à un niveau global, la variation considérable d'exposition pluripotent induite de cellules souche de la reprogrammation comparée aux cellules souche embryonnaires. Ainsi, alors que WGBS a aidé à élucider beaucoup au sujet des cellules souche, certaines questions demeurent toujours.

WGBS en biologie du développement

La méthylation d'ADN est importante pendant le développement normal dans les mammifères. En particulier, la méthylation non-CG. est répandue dans les cellules souche et les oocytes pluripotent.

Les chercheurs ont employé WGBS pour explorer ce concept plus plus loin et pour avoir découvert que presque deux-tiers de toute la méthylation dans les oocytes germinaux de vésicule de souris se produit dans un contexte non-CG. Ils ont également constaté que la méthylation de non-CG. situe accumulé pendant l'accroissement d'oocyte.

La méthylation Non-CG. a semblé dépendre de quelques méthyltransférases en particulier, à savoir le composé de méthyltransférases d'ADN, c.-à-d., le composé de Dnmt3s-Dnmt3L. En revanche, Dnmt1 a semblé mettre à jour la méthylation de CG.

L'hérédité de la programmation épigénétique est plus courante aux centrales que dans les mammifères. Une étude se concentrant sur la méthylation a constaté que, à l'aide de WGBS, la lignée germinale de centrale a préservé la méthylation de CG. et de CHG. Ce contraste avec des mammifères où la méthylation de CHH est détruite en microspores et spermatozoïdes. Cependant, il est remis par la méthyltransférase de novo d'ADN guidée par le petit ARN après fécondation.

WGBS pour le diagnostic précoce des maladies

Les études ont expliqué que WGBS peut être employé pour trouver la méthylation anormale en examinant pour les gènes suppresseur hyper-méthylés par détail comme vu dans les cancers tels que la leucémie aiguë promyélocytaire, cancer gastrique et ainsi de suite.

Applications de WGBS en science légale

Des études légales ont été effectuées sur des échantillons d'endroit de sang séché utilisant WGBS après extraction d'ADN. L'utilisation de WGBS fournit les échantillons de haute qualité qui améliorent l'analyse de la méthylation d'ADN sur les souillures légales.

En résumé, WGBS devient de plus en plus populaire dans l'étude de la méthylation d'ADN due à la capacité de cette technique d'estimer la méthylation d'ADN de l'ADN génomique bisulfite-converti à une définition d'unique-nucléotide.

Bien que WGBS soit très un outil performant pour comprendre la reprogrammation épigénétique, il est d'importance égale pour développer et mettre à jour une technologie de haut-ordonnancement rentable qui peut être employée dans les domaines divers de la recherche scientifique.

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Last Updated: Oct 31, 2018

Sara Ryding

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Sara Ryding

Sara is a passionate life sciences writer who specializes in zoology and ornithology. She is currently completing a Ph.D. at Deakin University in Australia which focuses on how the beaks of birds change with global warming.

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