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Aplicações de arranjar em seqüência inteiro do bissulfito do genoma (WGBS)

O bissulfito inteiro do genoma que arranjam em seqüência, ou WGBS, são uma próxima geração que arranja em seqüência a técnica para analisar o methylation do ADN.

Por Egorov ArtemCrédito de imagem: Egorov Artem/Shutterstock

O methylation do ADN é um mecanismo epigenético para regular a expressão genética e envolve adicionar um grupo metílico a uma base do cytosine. Os testes padrões anormais do methylation foram associados com diversas condições e doenças, tais como o cancro. Desde a revelação de WGBS, foi aplicado para estudar reprogramming epigenético, assinaturas epigenéticas, e outro.

Metodologia básica

WGBS combina o uso do tratamento do bissulfato do sódio e de arranjar em seqüência alto do ADN da produção. O bissulfito do sódio protege cytosines misturados, ou methylcytosines, da conversão, visto que os cytosines unmethylated são convertidos ao uracil.

Os cytosines unmethylated são então mais adicionais convertidos ao thymine após o PCR, que significa que os resultados arranjando em seqüência mostram predominante bases da adenina, da guanina e do thymine, com todas as bases do cytosine que indicam locais misturados do cytosine.

O método foi tentado inicialmente no thaliana de Aradopsis, uma planta, devido a seu genoma relativamente pequeno. Tem provado desde então capaz de analisar ao redor 90% de todos os cytosines que foram tentados. A técnica de WGBS foi aplicada aos genomas dos seres humanos, dos ratos, do milho, e do feijão de soja.

Aplicações da célula estaminal

As células estaminais são as pilhas não diferenciadas que retêm a capacidade se transformar qualquer tipo de pilha, tal como os neurônios ou as pilhas de músculo. Isto fá-los do grande interesse para biólogos desenvolventes e de aplicações eventuais na medicina, compreender o que o faz diferente das pilhas maduras.

Os mapas baixos largos, únicos do primeiro genoma da definição de cytosines misturados em células estaminais embrionárias humanas e os fibroblasto fetal mostraram diferenças grandes entre os dois. Nas células embrionárias, quase um quarto de todo o methylation identificado estavam em um contexto da guanina (CG) do não-cytosine, visto que nas pilhas fetal 99,98% dos methylcytosines estavam no contexto do GC.

Meios do contexto Não-CG estava em CHG ou em CHH, onde H representa a adenina, o thymine, ou o cytosine. Antes disto, acreditou-se predominante que quase todo o methylation do ADN mamífero ocorreu no contexto do CG, visto que este estudo indicou que pode ser uma característica geral em células estaminais embrionárias humanas.

O methylation Não-CG pareceu ser perdido em cima da diferenciação. O methylation não-CG foi restaurado quando as pilhas fetal foram manipuladas em células estaminais pluripotent induzidas. Isto igualmente demonstra que o methylation de CHG e de CHH não é devido às diferenças genéticas, mas é pelo contrário uma característica de células estaminais embrionárias.

O estudo precedente indicou que células estaminais, se as células estaminais pluripotent induzidas ou a célula estaminal embrionária, características epigenéticas compartilhadas com o methylation. As células estaminais são tremenda importantes para finalidades terapêuticas e o estudo das doenças. Diferem das pilhas somáticas por transformações epigenomic, um pouco do que as genéticas, fazendo estudando seu teste padrão do methylation altamente interessante.

Um estudo complementar centrou-se sobre as diferenças entre células estaminais embrionárias e induziu-se células estaminais pluripotent e encontrou-se que quando seu teste padrão do methylation for muito similar em um nível global, a variação substancial induzida da mostra pluripotent das células estaminais em reprogramming comparado às células estaminais embrionárias. Assim, quando WGBS ajudar a explicar muito sobre células estaminais, determinadas perguntas ainda permanecem.

WGBS na biologia desenvolvente

O methylation do ADN é importante durante a revelação normal nos mamíferos. Em particular, o methylation não-CG é difundido em células estaminais e em oocytes pluripotent.

Os pesquisadores usaram WGBS para explorar mais este conceito e para ter encontrado que quase dois terços de todo o methylation em oocytes germinais da vesícula do rato ocorrem em um contexto não-CG. Igualmente encontraram que o methylation dos locais não-CG acumulou durante o crescimento do oocyte.

O methylation Não-CG pareceu depender em particular de alguns methyltransferases, a saber o complexo dos methyltransferases do ADN, isto é, o complexo de Dnmt3s-Dnmt3L. Ao contrário, Dnmt1 pareceu manter o methylation do CG.

A herança da programação epigenética é mais comum nas plantas do que nos mamíferos. Um estudo que centra-se sobre o methylation encontrou que, usando WGBS, o germline da planta preservou o methylation do CG e do CHG. Isto é em contraste com mamíferos onde o methylation de CHH é perdido nos microspores e nas pilhas de esperma. Contudo, é restaurado pelo methyltransferase de novo ADN guiado pelo RNA pequeno após a fecundação.

WGBS para o diagnóstico adiantado das doenças

Os estudos demonstraram que WGBS pode ser usado para detectar o methylation anormal selecionando para genes de supressor hyper-misturados específico como visto em cancros tais como a leucemia promyelocytic aguda, cancro gástrica e assim por diante.

Aplicações de WGBS na ciência forense

Os estudos judiciais foram realizados em amostras de ponto do sangue secado usando WGBS após a extracção do ADN. O uso de WGBS fornece as amostras de alta qualidade que melhoram a análise do methylation do ADN em manchas judiciais.

Em resumo, WGBS está tornando-se cada vez mais popular no estudo do methylation do ADN devido à capacidade desta técnica para calcular o methylation do ADN do ADN genomic bissulfito-convertido em uma definição do único-nucleotide.

Embora WGBS seja uma ferramenta muito eficiente para compreender reprogramming epigenético, é da importância igual para desenvolver e manter uma tecnologia alto-arranjando em seqüência eficaz na redução de custos que possa ser usada no campos variados da investigação científica.

Fontes

Further Reading

Last Updated: Oct 31, 2018

Sara Ryding

Written by

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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