DNA 甲基化是一种关键的表观遗传修饰,可调节基因表达并在发育和疾病过程中发挥重要作用。在这里,我们介绍了胞嘧啶-磷酸-鸟嘌呤预训练转换器 (CpGPT),这是一种新颖的基础模型,在 1,500 多个 DNA 甲基化数据集上进行了预训练,涵盖来自不同组织和条件的 100,000 多个样本。CpGPT 利用改进的转换器架构来学习甲基化模式的综合表示,使其能够从有限的输入数据中推断和重建全基因组甲基化谱。通过捕获序列、位置和表观遗传背景,CpGPT 在针对与衰老相关的任务进行微调时优于专门的模型,包括按时间顺序的年龄预测、死亡风险和发病率评估。该模型在不同的甲基化平台和组织类型中具有很强的适应性。此外,对样本特定注意力权重的分析可以识别出对个体预测最有影响力的 CpG 位点。 CpGPT 作为基础模型,为 DNA 甲基化分析树立了新的标杆,在
在哺乳动物中,5-甲基胞嘧啶 (5mC) 和多梳抑制复合物 2 (PRC2) 沉积的组蛋白 3 赖氨酸 27 三甲基化 (H3K27me3) 在富含 CpG 的区域通常是互斥的。当小鼠胚胎干细胞退出幼稚多能状态时,5mC 大量增加,同时 H3K27me3 被限制在无 5mC 的富含 CpG 的区域。为了正式评估 5mC 如何塑造 H3K27me3 景观,我们在存在和不存在 DNA 甲基化机制的情况下分析了幼稚细胞和分化细胞的表观基因组。令人惊讶的是,我们发现 5mC 积累并不是限制大多数 H3K27me3 域所必需的。相反,这种不依赖 5mC 的 H3K27me3 限制是由 PRC2 拮抗剂 Ezhip(编码 EZH 抑制蛋白)的异常表达介导的。在 5mC 似乎真正取代 H3K27me3 的区域子集中,我们确定了 163 个候选基因,这些基因似乎需要 5mC 沉积和/或 H3K27me3 耗竭才能在分化细胞中激活。使用定点表观基因组编辑直接调节 5mC 水平,我们证明 5mC 沉积足以拮抗 H3K27me3 沉积并赋予单个候选基因基因激活。总之,我们系统地测量了重现早期胚胎动力学的系统中 5mC 和 H3K27me3 之间的拮抗相互作用。我们的结果表明 H3K27me3 抑制直接和间接地依赖于 5mC。我们的研究还表明 5mC 在基因激活中发挥着非规范作用,这不仅对正常发育很重要,而且对癌症进展也很重要,因为致癌细胞经常表现出 5mC 与 H3K27me3 的动态替换,反之亦然。
我们的研究调查了牛津纳米孔技术的有效性,通过重新陈述33个长达3年的克雷伯氏菌肺炎爆发的33个分离株,并以Illumina的短阅读测序数据作为参考点。我们通过对牛津纳米孔技术测序的基因组进行CGMLST和系统发育分析检测到相当大的基本误差,从而导致从暴发群集中错误排除某些与暴发有关的菌株。附近的甲基化位点会导致这些误差,也可以在肺炎K. k. tneumoniae以外的其他物种中找到。基于这些数据,我们探讨了基于PCR的测序和掩盖策略,这些策略既成功解决这些不准确性,又可以确保准确的爆发追踪。我们将掩盖策略作为生物信息学工作流(MPOA),以无参考的方式识别和掩盖有问题的基因组位置。我们的研究强调了使用牛津纳米孔技术对原核生物进行测序的局限性,尤其是用于研究暴发。对于牛津纳米孔技术无法等待进一步的技术发展的时间关键项目,我们的研究建议我们基于PCR的测序或使用我们提供的生物信息学工作流。我们建议在发布结果时应提供基于质量的基因组质量基因组。
在肺动脉高压(PAH)的基因组学基因组学上取得了长足的进步,因为第六次世界上的肺动脉高压座研讨会,在几种新型基因中鉴定了稀有变体,以及赋予PAH风险中等的常见变体。基因和专家小组的变体策划现在为了解要测试哪些基因以及如何解释临床实践中的变体提供了一个强大的框架。我们建议将基因检测提供给有症状的PAH患者的特定亚组,以及患有某些类型的3组肺动脉高压(pH)的儿童。对无症状家庭成员的测试以及在生殖决策中使用遗传学需要参与遗传学专家。现在存在大量具有生物素质的PAH患者,并且已经开始扩展到非组1 pH。但是,这些同类人群主要是欧洲血统。更大的多样性对于表征导致pH风险和治疗反应的全基因组变异的全部程度至关重要。还合并了其他类型的OMIC数据。此外,为了推进基因和途径特异性护理和靶向疗法,基因特异性注册机构对于支持患者及其家人以及为基于遗传知情的临床试验奠定基础至关重要。这将需要患者/家庭,临床医生和研究人员之间的国际宣传和合作。最终,对患者衍生的生物测量,临床和杂音信息以及分析方法的协调将推进这一领域。
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表观遗传学涉及在不改变 DNA 序列的情况下调节遗传活动的分子修饰,这涉及多种细胞过程。衰老与损伤的积累有关,而损伤可能是由 DNA 甲基化引起的,DNA 甲基化是通过“表观遗传时钟”来标记生物年龄的。然而,文献仍然缺乏将表观遗传时钟、甲基化及其在衰老中的影响的主要方面联系起来的清晰的综合。因此,本研究旨在探讨 DNA 甲基化如何影响衰老,并系统化有关其与细胞代谢和健康衰老的关系的知识。使用的数据库是 PubMed,使用过滤器和排除标准后搜索选择了四篇文章。 DNA甲基化是表观遗传时钟的基础之一,因为它影响导致衰老的几种细胞机制。这些发现强调了将表观遗传学视为衰老和相关过程的重要因素的重要性。关键词:衰老。表观遗传学。甲基化。表观遗传时钟。知识领域:分子生物学。介绍
1。马萨诸塞州波士顿波士顿儿童医院神经病学系2。 马萨诸塞州波士顿儿童医院儿科,遗传学和基因组学系 马萨诸塞州波士顿哈佛医学院生物医学信息学系4. 美国马萨诸塞州波士顿的哈佛医学院和马萨诸塞州医学院和马萨诸塞州的健康科学与技术计划5. 霍华德·休斯医学院,雪佛兰大通,马里兰州6。 生物学和生物医学科学研究生课程,哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿7。 Ph.D. 日本伊巴拉基塔库巴大学的人类生物学计划,日本8。 生命与环境科学研究所,杜斯库巴大学,杜斯库巴大学,日本伊巴拉基,日本†这些作者为这项工作做出了同样的贡献。 *信件:Christopher.walsh@childrens.harvard.edu; peter_park@hms.harvard.edu马萨诸塞州波士顿波士顿儿童医院神经病学系2。马萨诸塞州波士顿儿童医院儿科,遗传学和基因组学系马萨诸塞州波士顿哈佛医学院生物医学信息学系4.美国马萨诸塞州波士顿的哈佛医学院和马萨诸塞州医学院和马萨诸塞州的健康科学与技术计划5.霍华德·休斯医学院,雪佛兰大通,马里兰州6。生物学和生物医学科学研究生课程,哈佛医学院,马萨诸塞州波士顿7。Ph.D. 日本伊巴拉基塔库巴大学的人类生物学计划,日本8。 生命与环境科学研究所,杜斯库巴大学,杜斯库巴大学,日本伊巴拉基,日本†这些作者为这项工作做出了同样的贡献。 *信件:Christopher.walsh@childrens.harvard.edu; peter_park@hms.harvard.eduPh.D.日本伊巴拉基塔库巴大学的人类生物学计划,日本8。生命与环境科学研究所,杜斯库巴大学,杜斯库巴大学,日本伊巴拉基,日本†这些作者为这项工作做出了同样的贡献。*信件:Christopher.walsh@childrens.harvard.edu; peter_park@hms.harvard.edu
全基因组DNA甲基化分析(n = 80)和靶向TERT促进突变测试(n = 98)。使用NAB2 :: STAT6融合状态(n = 101案例; 51 = ex5-7 :: ex16-17,26 = ex4 :: ex4 :: ex2-3; 12 = ex2-3 :: ex2-3 :: ex2-3 :: ex2-3 :: Ex2-3 :: extany/extany/of fusion and 12 = no fusion)检查的关联。 nab2 :: STAT6融合断点(融合类型)与无转移的表面(MFS)显着相关(P = 0.03),并且在调整级别的CNS时,在多元分析中,疾病特异性生存(DSS)(p = 0.03)。 DNA甲基化分析显示了三个不同的簇:群集1(n = 38),群集2(n = 22)和簇3(n = 20)。 甲基化簇与融合类型(p <0.001)显着相关,其中2个集群携带EX4 :: EX2-3 16中的Ex2-3融合(属于20; 80.0%),几乎所有TERT启动子突变(8; 87.5%),以及主要的“ SFT”“ SFT”“ SFT”“ SFT”组织学现象(15 of 22 of 22; 68.68.68.68.2%)。 簇1和3的区别较小,均由具有EX5-7 :: EX16-17融合的肿瘤(分别为33; 75.8%的25个; 75.8%和12个; 66.7%)和可变的组织学表型。 甲基化簇与MFS显着相关(p = 0.027),但总体存活率(OS)无关。 总而言之,NAB2 :: STAT6融合类型与MFS和DSS显着相关,这表明具有EX5 :: EX16-17融合的肿瘤可能具有较低的患者结局。 甲基化簇与融合类型,TERT启动子的状态,组织学表型和MF显着相关。的关联。nab2 :: STAT6融合断点(融合类型)与无转移的表面(MFS)显着相关(P = 0.03),并且在调整级别的CNS时,在多元分析中,疾病特异性生存(DSS)(p = 0.03)。DNA甲基化分析显示了三个不同的簇:群集1(n = 38),群集2(n = 22)和簇3(n = 20)。甲基化簇与融合类型(p <0.001)显着相关,其中2个集群携带EX4 :: EX2-3 16中的Ex2-3融合(属于20; 80.0%),几乎所有TERT启动子突变(8; 87.5%),以及主要的“ SFT”“ SFT”“ SFT”“ SFT”组织学现象(15 of 22 of 22; 68.68.68.68.2%)。簇1和3的区别较小,均由具有EX5-7 :: EX16-17融合的肿瘤(分别为33; 75.8%的25个; 75.8%和12个; 66.7%)和可变的组织学表型。甲基化簇与MFS显着相关(p = 0.027),但总体存活率(OS)无关。总而言之,NAB2 :: STAT6融合类型与MFS和DSS显着相关,这表明具有EX5 :: EX16-17融合的肿瘤可能具有较低的患者结局。甲基化簇与融合类型,TERT启动子的状态,组织学表型和MF显着相关。
我们专注于 DNA 修复如何帮助预防由 DNA 损伤引起的有害突变和疾病,包括线粒体 DNA (mtDNA),由于线粒体 DNA 靠近呼吸过程中产生的活性氧 (ROS),因此更容易受到损伤。我们的研究旨在增强 NEIL1 DNA 糖基化酶的线粒体定位,该酶是核和线粒体 DNA 碱基切除修复 (BER) 的关键酶。为了解决 NEIL1 内源性表达低和亚细胞定位信息有限的挑战,我们采用了一个计算框架来优化其线粒体靶向信号 (MTS),使我们能够通过共聚焦显微镜观察线粒体中的 NEIL1。通过设计一种名为 339-MTS 的新型 MTS,我们成功地增强了 NEIL1 的线粒体定位,同时保持了其在核中的存在。
骨髓增生异常综合征 (MDS) 是一组异质性慢性血液系统恶性肿瘤,其特征是骨髓造血功能受损和造血功能低下,以及进展为急性髓系白血病 (AML) 的可变风险。MDS 是由复杂的基因突变组合驱动的,导致临床表型和结果的异质性。遗传学研究已经能够识别出一组具有复发性突变的基因,这些基因是 MDS 发病机制的核心(Chiereghin 等人,2021 年)。DNA 甲基化对于印记、X 失活和多能或组织特异性基因的沉默至关重要,从而调节胚胎发育。它也是维持分化细胞中染色体稳定性和通过抑制转座子和重复元件的插入来防止突变所必需的。因此,这些表观遗传标记的无法维持和异常的DNA甲基化模式的建立与某些蛋白质的低表达或过表达有关,最终导致各种病理(Gros et al.,2012)。因此,DNA甲基化抑制剂可以有效治疗MDS。目前临床上应用最广泛的甲基化抑制剂是阿扎胞苷(AZA)和地西他滨(DAC)(Sekeres and Taylor,2022)。研究表明,阿扎胞苷和地西他滨在MDS等慢性血液系统恶性肿瘤的治疗中起着非常重要的作用。关于其作用机制,学术界存在多种假说,其中“DNA甲基转移酶活性受到抑制,导致抑癌基因低甲基化和抑癌基因表达上调”的观点被广泛认可。事实上,DNA甲基化抑制剂往往作用于全基因组水平,其整体影响不仅包括引起抑癌基因去甲基化、上调抑癌基因表达,从而发挥治疗作用,还可能包括诱导致癌基因去甲基化,从而导致致癌基因上调,产生致病作用。因此,在MDS的治疗中,DNA甲基化抑制剂治疗的潜在“先天不足”在于,在去甲基化抑癌基因的同时,也上调了致癌基因的表达,不仅能治疗疾病,还带有极高的致病风险(Liu et al.,2022)。根据现有资料,DNA甲基化抑制剂在骨髓增生异常综合征和急性髓系白血病患者中的疗效也远低于临床预期,部分患者对该类药物无反应,少数患者在DNA甲基化抑制剂治疗失败后平均生存期不足半年,而致癌基因的上调可能是重要原因,这表明去甲基化治疗的适用人群有限,临床需要开展更有针对性的群体治疗。更重要的是,虽然两者都已被批准用于临床治疗,但目前比较两者引起的不良反应的异同点的研究较少。本研究检索到美国食品药品监督管理局(FDA)批准的两种治疗MDS的去甲基化药物:阿扎胞苷和地西他滨。这两种治疗药物表现出相似的疗效特征。截至2020年7月31日,根据使用马尔可夫链蒙特卡洛方法对网络进行荟萃分析