ノボ ノルディスク基礎基本的な代謝研究センターは、ノボ ノルディスク財団から制限のない寄付によって部分的に資金を供給したコペンハーゲン大学で独立したセンターです。

1 制限酵素処理
<ol><li>病原位置 14258 人間のミトコンドリア dna を切る制限の酵素と全人間 DNA を扱うことによってミトコンドリア Dna をリニア化します。 注: マウス DNA を以下のように同一の条件の下で制限酵素 BglII を使用します。</li>
	<li>それぞれのサンプルがミトコンドリア Dna メチル化は、評価に 1 つ 0.2 mL 反応管を準備、(蛍光分析による定量化) 次ミックス: 3 μ g ゲノム DNA を追加の 15 μ L バッファー 3、3 μ L 病原とを 150 μ L の水</li>
	<li>37 ° C で 4 時間サーマルサイクラーにチューブを配置します。</li>
</ol>2. 重亜硫酸塩の変換
<ol><li>病原治療 DNA 亜硫酸水素ナトリウム29を他の場所で説明されているように変換します。</li>
	<li>各変換反応 20 μ L の容量で 200-500 ng 病原治療 DNA を使用します。DNA の回復は 50-70% であります。</li>
	<li>10 μ L の溶出バッファーの重亜硫酸塩の変換された DNA を溶出します。</li>
	<li>蛍光分析による単一座礁させた DNA を定量化します。</li>
	<li>省略可能: プロトコルの残りを進む前に-20 ° C で DNA を重亜硫酸塩の変換を格納します。長期保存用保存-80 ° C で DNA を重亜硫酸塩の変換</li>
</ol>3. 重亜硫酸塩の配列のプライマーの設計
<ol><li>オンライン ツール Methprimer30と BiSearch31,32を使用して重亜硫酸塩の配列のプライマーを設計します。 注: Methprimer と BiSearch を許可するゲノム配列のプライマー結合塩基配列を検索する、シトシン、チミン、後重亜硫酸塩の処置と同様に変換されます。</li>
	<li>最適な増幅用プライマーの CpG のジヌクレオチドを回避し、100-300 bp 間増幅サイズをデザインします。</li>
	<li>設計されたプライマーを関数 BiSearch のプライマー検索を使用してミトコンドリア DNA を特定を確認します。既に設計されていた重亜硫酸塩の変換プライマーを挿入、重亜硫酸塩ボックスをチェックして、参照ゲノムと PCR パラメーターを含めます。 注: 可能な PCR の製品の一覧が表示されます。</li>
	<li>上の 1-5 のプライマー シーケンスをコピーし、オリゴヌクレオチド合成用注文フォームに貼り付けます。 注: 人間のリスト、表 1に実験室で検証されているマウス mtDNA のプライマー シーケンスが表示されます。</li>
	<li>重亜硫酸塩を使用してテスト プライマー PCR 次 agarose のゲルの電気泳動のステップ 4 で説明したように変換。テストおよび個別にすべてのプライマー対を最適化し、正しい私アンプリコン サイズ agarose のゲルに表示されることを確認します。 注: 多重プライマーが必要な場合追加 1 つに複数のプライマー PCR の反作用が単一し、PCR の製品 agarose のゲルの電気泳動やポリアクリルアミドゲル電気泳動法、類似の製品を区別するなどより resolutive 法に可視化サイズ。</li>
</ol>4. 重亜硫酸塩 PCR およびゲルの抽出の変換
<ol><li>興味の地域を増幅するには、ホット スタート Taq ポリメラーゼを用いた PCR を実行します。ミックス 100 ng 変換 DNA、500 μ M と反感覚プライマー、1 μ L dNTP ミックス (各 dNTP の 10 μ M)、およびポリメラーゼ 7.5 U/総量が 50 μ L の反応で簡単に言えば、以下の条件で PCR を実行: 95 ° C で 5 分間 (60 秒 94 ° C; 60 s 55 ° C *; 60 s72 ° C) <img alt="arrow" src="/files/ftp_upload/57772/57772eq2.jpg"> 35 サイクル10 分 72 ° c.別々 にどちらかのプライマーを使用または多重化します。</li>
	<li>省略可能: プライマーを多重化、200 ng を使用変換 DNA および次のサイクリング条件: 5 分 95 ° C (60 s 94 ° C; 90 s 55 ° C *; 90 s 72 ° C) <img alt="arrow" src="/files/ftp_upload/57772/57772eq2.jpg"> 35 サイクル10 分 72 ° c. 注: 温度はプライマーの溶ける温度に応じて異なる場合があります。</li>
	<li>100 ボルトで 2% アガロースゲル電気泳動のゲルに主題の PCR の製品。</li>
	<li>穏やかな紫外線の下でメスと PCR の製品を抽出し、マイクロ チューブに追加。Pcr は DNA の損傷を避けるために過剰な紫外線には公開されません。30 以上の露光時間を避ける s。</li>
	<li>3を前述のようにゲルの浄化を使用して PCR の製品を浄化します。</li>
	<li>4.5 の手順から精製した DNA の定量化法を使用して。ステップ 5 または-20 ° C でストアのサンプルに進みます</li>
</ol>5. ライブラリの準備をシーケンス処理重亜硫酸塩
<ol><li>重亜硫酸塩の変換された PCR の製品のライブラリの準備を実行します。 オプション: この段階で PCR の製品を多重化します。</li>
	<li>最後修復まで 100 を使用してを実行 PCR の製品の ng。0.2 mL チューブで 55.5 μ L PCR の製品に 3 μ L 終わり準備酵素と 6.5 μ L 終わり修復反応バッファー (10 倍) を追加します。孵化後 65 ° C で 30 分に 20 の ° C で 30 分間熱 cycler でチューブを置き、</li>
	<li>15 μ L ブラント/TA リガーゼ ミックス、2.5 μ L と終わり修理 DNA を混合することによりシーケンス アダプターを縛るアダプターと 1 μ L 結紮エンハンサー。使用して場合 < 入力として 100 ng の PCR の製品を希釈アダプター 10 倍。</li>
	<li>サーマルサイクラーにミックス (ステップ 5.3) を置き、20 ° C で 15 分間加温熱 cycler を一時停止し、ユーザー 3 μ l 添加チューブに酵素。ミックスし、サーマルサイクラーに戻って、チューブを置き、37 ° C で 15 分間加温</li>
	<li>サイズは、PCR の製品のサイズによって DNA にビーズの比を変化させた固体可逆的相固定 (スプリング) ビーズを使用してアダプター結紮 DNA を選択します。</li>
	<li>ステップ 5.4 と 55 μ L 再停止 SPRI ビーズからアダプター結紮 DNA に 13.5 μ L H2O を追加します。マグネット スタンドに 5 分と場所の管の室温で孵化させなさい。ソリューションが明確な上清を新しいチューブに転送し、ビーズを含むチューブを破棄します。 メモ: 上清に含まれるアダプター結紮 DNA と大きい不要なフラグメントは破棄されたビーズにバインドされます。</li>
	<li>ステップ 5.6 から上澄みを 25 μ L 再停止 SPRI ビーズを追加、ミックス、室温で 5 分間インキュベートします。マグネット スタンドにチューブを置き、解決策が明確なときに上澄みを廃棄します。 注: 破棄された上澄みの不要な DNA はアダプター結紮 DNA がビーズにバインドされているに対しに含まれています。</li>
	<li>チューブは、マグネット スタンドには、ビーズを洗浄する (新鮮な) 200 μ L 80% エタノールを追加します。孵化 30 s と削除および破棄上清。2 洗浄の合計のためには、この手順を繰り返します。</li>
	<li>空気乾燥ビーズ チューブ中 5 分オープンふた付きのマグネット スタンドです。</li>
	<li>磁石からチューブを削除、23 μ L の溶出バッファーで DNA を溶出してミックスします。2 分間室温でインキュベートします。</li>
	<li>マグネット スタンドにチューブを置き、明確なソリューションでは、2 μ L 前 PCR 増幅 (ステップ 5.14) のための 96 ウェル PCR プレートに転送します。</li>
	<li>残り約 21 μ L を新しい 0.2 mL チューブ pcr (ステップ 5.17) に転送します。 注: するビーズは、次のステップの酵素反応を抑制することが、すべてのビーズを転送しないようにしてください。</li>
	<li>5.14 のステップまたは-20 ° C でストアのサンプルに進みます</li>
	<li>アダプター結紮 DNA を増幅するために必要なサイクルの数を推定する RT qPCR による事前 PCR 増幅を実行します。反応あたり 96 ウェル PCR で次プレート含む 2 μ L の DNA (ステップ 5.11) 追加: 0.4 μ L インデックス プライマー、0.4 μ L 普遍的な PCR プライマー、7.2 μ L H2O、10 μ L RT qPCR マスター ミックス。</li>
	<li>リアルタイム PCR マシンでプレートを置き、プレートを次の条件に対象: 30 98 ° c s (10 秒 98 ° C; 75 s 65 ° C) <img alt="arrow" src="/files/ftp_upload/57772/57772eq2.jpg"> 20 サイクル5 分 65 ° C</li>
	<li>1 つの Ct 値の中古増幅 Rt-qpcr PCR の反作用のリニア フェーズの終了に対応する Ct 値を差し引くことによって各サンプルに必要な増幅サイクル数を推定します。</li>
	<li>混合することによってステップ 5.12 からアダプター結紮 DNA を増幅する: 21 μ L の DNA、25 μ L の PCR マスター ミックス、1 μ L インデックス プライマー、1 μ L の普遍的な PCR のプライマー、2 μ L H2o.熱 cycler で各サンプルを次の条件に対象: 30 98 ° c s (10 s 98 ° C; 75 s 65 ° C)<img alt="arrow" src="/files/ftp_upload/57772/57772eq2.jpg">サイクルの [ステップ 5.16 から計算される Ct];5 分 65 ° C 注: はのみを可能にする多重サンプルあたり 1 つのインデックスのプライマーを使用してください。インデックスは、PCR の間に挿入されます。</li>
	<li>増幅された DNA SPRI ビーズを浄化し、22 μ L の溶出バッファーで溶出します。</li>
	<li>ゲル電気泳動法または代替法によるライブラリの品質を制御します。正しいライブラリ ピーク サイズ (PCR の製品のサイズおよびアダプター) を探します。</li>
	<li>塗抹標本によるライブラリ製品の平均塩基対サイズを予測: 高度なグローバル設定で塗抹標本分析の下で「テーブル」をダブルクリックします。100-1000 bp から地域を定義し、 [ok]をクリックします。地域の表で、[定義された領域が表示され、ライブラリの平均サイズ (bp) が計算されます。</li>
	<li>蛍光分析によるライブラリを定量化します。ステップ 6 または-20 ° C にてストア ライブラリに進みます</li>
</ol>6. 次世代シーケンシング
<ol><li>数式を使用してライブラリの nM 濃度を計算します。 <img alt="Equation" src="/files/ftp_upload/57772/57772eq1.jpg">
</li>
	<li>同じ nM 濃度など 2 nM にライブラリを希釈 (4 を選択する nM、2 nM、1 nM、または 0.5 nM ライブラリ濃度に応じて)。2 nM ライブラリのプールを達成するためにすべてのライブラリをプールします。</li>
	<li>変性し、シーケンス楽器ガイドに従ってライブラリを希釈します。一言で言えば: 2 nM プールを 0.2 N 水酸化ナトリウムを追加することによって変性し、5 分 Dilute 22 の最終希釈する変性のプールの室温で孵化させなさい。変性し、12:05 の最終希釈する市販コントロール ライブラリを希釈します。新しいチューブ 20 %12: 05 コントロール ライブラリと 22 プールを混ぜます。 注: 重亜硫酸塩の変換は、非常に低い複雑さを紹介します。20% コントロール ライブラリ スパイクより良い品質になります。</li>
	<li>ディープ シーケンス器具を使用して 150 bp ペアエンド シーケンスを実行します。</li>
</ol>7. 解析 - 見積もりのメチル化レベル
<ol><li>(ここで、sample1_R1.fastq.gz と sample1_R2.fastq.gz と呼ばれる) .fastq ファイルを生成、関心の全体のゲノムのビスマルクのインデックスを生成する (ここではbismarkIndexと呼ばれるフォルダー) しているのゲノム配列を fasta で利用可能に形式 (ここでいるという名前のフォルダー)。</li>
	<li>アダプターおよびプライマーによって導入された先入観を削除する読み取り前処理: Trim_galore33] ツールを使用します。前方および逆引きの両方の読み取りの 5' 末端からヌクレオチドの 2 つを削除します。 trim_galore - clip_R1 2 - clip_R2 2 -o--trim1 - ペア/sample1_R1.fastq.gz sample1_R2.fastq.gz。</li>
	<li>ビスマルク34を使用して全体のゲノムにあらかじめ処理された読み取りを配置します。 ビスマルク - 蟻 - bam o/./bismarkIndex/-1./sample1_R1_val_1.fq.gz-2./sample1_R2_val_2.fq.gz。 注: 別アライナを使用する場合は、一意に配置することはできません読み取りが破棄されることを確認します。</li>
	<li>抽出読み取り M、ここでSamtools35を使用して染色体へのマッピング samtools ソート l 0 - O BAM -o sample1_sorted.bam sample1_R1_val_1_bismark_bt2_pe.bam samtools インデックス sample1_sorted.bam samtools -u sample1_sorted.bam いるを表示 |samtools ソート-n-o BAM -o sample1_chrM.bam</li>
	<li>メチル化情報を抽出します。 bismark_methylation_extractor -p-CX ― cytosine_report ― ― 包括的な genome_folder./いる./sample1_chrM.bam</li>
	<li>さらなる分析のため、.bedGraph や、.cov CX_report.txt ファイルを使用します。Sample1_chrM.CX_report.txt ファイルを使用して、可視化とテストします。</li>
	<li>複数の領域を尋問し、プライマーのバイアスは、マッピング中に生成された M バイアス プロットで表示ことがある場合、前処理の段階でさらにクリッピングを実行します。詳細についてはビスマルクのマニュアルを参照してください。</li>
</ol>8. 解析 - 違いのテスト
<ol><li>CX_report.txt ファイルがすべて C M 染色体上の 7 列、染色体 (ここでいる)、位置、ストランド、メチル化された読み取りの数、非メチル化読み取り、C コンテキストおよび周囲のシーケンスの数含まれていることを確認します。</li>
	<li>CX_report は、そのままの状態でいるをカバーして、サブセットは増幅される領域をチェックしてください。</li>
	<li>個々 の c さんのフィッシャーの正確なテストまたは地域全体の符号テストなどのサンプル間の差は非パラメトリック テストを使用します。 注: 定量化頻繁に近くなります 0% メチル化、正規性の仮定が適切な理由であります。</li>
	<li>同様に、可視化、分位数を視覚化または二項割合の信頼区間を計算します。</li>
</ol>

<ol>
	<li>Falkenberg, M., Larsson, N. -. G., Gustafsson, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+replication+and+transcription+in+mammalian+mitochondria.">DNA replication and transcription in mammalian mitochondria.</a> Annu Rev Biochem. 76, 679-699 (2007).</li><li>Kolesar, J. E., Wang, C. Y., Taguchi, Y. V., Chou, S. -. H., Kaufman, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+intact+mitochondrial+DNA+agarose+electrophoresis+reveals+the+structural+complexity+of+the+mammalian+mitochondrial+genome.">Two-dimensional intact mitochondrial DNA agarose electrophoresis reveals the structural complexity of the mammalian mitochondrial genome.</a> Nucleic Acids Res. 41 (4), e58 (2013).</li><li>Mechta, M., Ingerslev, L. R., Fabre, O., Picard, M., Barres, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+Suggesting+Absence+of+Mitochondrial+DNA+Methylation.">Evidence Suggesting Absence of Mitochondrial DNA Methylation.</a> Front Genet. 8, 166 (2017).</li><li>Ehrlich, M., Gama-Sosa, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Amount+and+distribution+of+5-methylcytosine+in+human+DNA+from+different+types+of+tissues+of+cells.">Amount and distribution of 5-methylcytosine in human DNA from different types of tissues of cells.</a> Nucleic Acids Res. 10 (8), 2709-2721 (1982).</li><li>Lister, R., Pelizzola, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+DNA+methylomes+at+base+resolution+show+widespread+epigenomic+differences.">Human DNA methylomes at base resolution show widespread epigenomic differences.</a> Nature. 462 (7271), 315-322 (2009).</li><li>Yan, J., Zierath, J. R., Barres, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+non-CpG+methylation+in+mammals.">Evidence for non-CpG methylation in mammals.</a> Exp Cell Res. 317 (18), 2555-2561 (2011).</li><li>Patil, V., Ward, R. L., Hesson, L. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+evidence+for+functional+non-CpG+methylation+in+mammalian+cells.">The evidence for functional non-CpG methylation in mammalian cells.</a> Epigenetics. 9 (6), 823-828 (2014).</li><li>Nass, M. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Differential+methylation+of+mitochondrial+and+nuclear+DNA+in+cultured+mouse,+hamser+and+virus+trasnforemd+hamser+cells+in+vivo+and+in+vitro+methylation.">Differential methylation of mitochondrial and nuclear DNA in cultured mouse, hamser and virus trasnforemd hamser cells in vivo and in vitro methylation.</a> J Mol Biol. 80 (1), 155-175 (1973).</li><li>Shock, L. S., Thakkar, P. V., Peterson, E. J., Moran, R. G., Taylor, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+methyltransferase+1,+cytosine+methylation,+and+cytosine+hydroxymethylation+in+mammalian+mitochondria.">DNA methyltransferase 1, cytosine methylation, and cytosine hydroxymethylation in mammalian mitochondria.</a> PNAS. 108 (9), 3630-3635 (2011).</li><li>Bellizzi, D., D'Aquila, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Control+Region+of+Mitochondrial+DNA+Shows+an+Unusual+CpG+and+Non-CpG+Methylation+Pattern.">The Control Region of Mitochondrial DNA Shows an Unusual CpG and Non-CpG Methylation Pattern.</a> DNA Res. 20 (6), 537-547 (2013).</li><li>Jia, Y., Li, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maternal+Low-Protein+Diet+Affects+Epigenetic+Regulation+of+Hepatic+Mitochondrial+DNA+Transcription+in+a+Sex-Specific+Manner+in+Newborn+Piglets+Associated+with+GR+Binding+to+Its+Promoter.">Maternal Low-Protein Diet Affects Epigenetic Regulation of Hepatic Mitochondrial DNA Transcription in a Sex-Specific Manner in Newborn Piglets Associated with GR Binding to Its Promoter.</a> PLoS ONE. 8 (5), e63855 (2013).</li><li>Jia, Y., Song, H., Gao, G., Cai, D., Yang, X., Zhao, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maternal+Betaine+Supplementation+during+Gestation+Enhances+Expression+of+mtDNA-Encoded+Genes+through+D-Loop+DNA+Hypomethylation+in+the+Skeletal+Muscle+of+Newborn+Piglets.">Maternal Betaine Supplementation during Gestation Enhances Expression of mtDNA-Encoded Genes through D-Loop DNA Hypomethylation in the Skeletal Muscle of Newborn Piglets.</a> J Agric Food Chem. 63 (46), 10152-10160 (2015).</li><li>Infantino, V., Castegna, A., Iacobazzi, F., Spera, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impairment+of+methyl+cycle+affects+mitochondrial+methyl+availability+and+glutathione+level+in+Down's+syndrome.">Impairment of methyl cycle affects mitochondrial methyl availability and glutathione level in Down's syndrome.</a> Mol Genet Metab. 102 (3), 378-382 (2011).</li><li>Chen, H., Dzitoyeva, S., Manev, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+valproic+acid+on+mitochondrial+epigenetics.">Effect of valproic acid on mitochondrial epigenetics.</a> Eur J Pharmacol. 690 (1-3), 51-59 (2012).</li><li>Dzitoyeva, S., Chen, H., Manev, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+aging+on+5-hydroxymethylcytosine+in+brain+mitochondria.">Effect of aging on 5-hydroxymethylcytosine in brain mitochondria.</a> Neurobiol Aging. 33 (12), 2881-2891 (2012).</li><li>Menga, A., Palmieri, E. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SLC25A26+overexpression+impairs+cell+function+via+mtDNA+hypermethylation+and+rewiring+of+methyl+metabolism.">SLC25A26 overexpression impairs cell function via mtDNA hypermethylation and rewiring of methyl metabolism.</a> FEBS J. 284 (6), 967-984 (2017).</li><li>Frommer, M., McDonald, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+genomic+sequencing+protocol+that+yields+a+positive+display+of+5-methylcytosine+residues+in+individual+DNA+strands.">A genomic sequencing protocol that yields a positive display of 5-methylcytosine residues in individual DNA strands.</a> PNAS. 89 (5), 1827-1831 (1992).</li><li>Byun, H. -. M., Panni, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+airborne+pollutants+on+mitochondrial+DNA+Methylation.">Effects of airborne pollutants on mitochondrial DNA Methylation.</a> Part Fibre Toxicol. 10 (1), 1 (2013).</li><li>Janssen, B. G., Byun, H. -. M., Gyselaers, W., Lefebvre, W., Baccarelli, A. A., Nawrot, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Placental+mitochondrial+methylation+and+exposure+to+airborne+particulate+matter+in+the+early+life+environment:+An+ENVIRONAGE+birth+cohort+study.">Placental mitochondrial methylation and exposure to airborne particulate matter in the early life environment: An ENVIRONAGE birth cohort study.</a> Epigenetics. 10 (6), 536-544 (2015).</li><li>Zheng, L. D., Linarelli, L. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Insulin+resistance+is+associated+with+epigenetic+and+genetic+regulation+of+mitochondrial+DNA+in+obese+humans.">Insulin resistance is associated with epigenetic and genetic regulation of mitochondrial DNA in obese humans.</a> Clin Epigenetics. 7 (1), 1739 (2015).</li><li>Byun, H. -. M., Colicino, E., Trevisi, L., Fan, T., Christiani, D. C., Baccarelli, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+Air+Pollution+and+Blood+Mitochondrial+DNA+Methylation+on+Markers+of+Heart+Rate+Variability.">Effects of Air Pollution and Blood Mitochondrial DNA Methylation on Markers of Heart Rate Variability.</a> J Am Heart Assoc. 5 (4), (2016).</li><li>Bianchessi, V., Vinci, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrion.">Mitochondrion.</a> MITOCH. 27 (C), 40-47 (2016).</li><li>Wijst, M. G. P., van Tilburg, A. Y., Ruiters, M. H. J., Rots, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+mitochondria-targeted+DNA+methylation+identifies+GpC+methylation,+not+CpG+methylation,+as+potential+regulator+of+mitochondrial+gene+expression.">Experimental mitochondria-targeted DNA methylation identifies GpC methylation, not CpG methylation, as potential regulator of mitochondrial gene expression.</a> Sci Rep. 7 (1), 177 (2017).</li><li>Wong, M., Gertz, B., Chestnut, B. A., Martin, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+DNMT3A+and+DNA+methylation+in+skeletal+muscle+and+CNS+of+transgenic+mouse+models+of+ALS.">Mitochondrial DNMT3A and DNA methylation in skeletal muscle and CNS of transgenic mouse models of ALS.</a> Front cellr Neurosci. 7, 279 (2013).</li><li>Dawid, I. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=5-methylcytidylic+acid:+absence+from+mitochondrial+DNA+of+frogs+and+HeLa+cells.">5-methylcytidylic acid: absence from mitochondrial DNA of frogs and HeLa cells.</a> Science. 184 (4132), 80-81 (1974).</li><li>Gama-Sosa, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Levels and distribution of 5-methylcytosine in Chordate DNA. , 1-201 (1985).</li><li>Hong, E. E., Okitsu, C. Y., Smith, A. D., Hsieh, C. -. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regionally+specific+and+genome-wide+analyses+conclusively+demonstrate+the+absence+of+CpG+methylation+in+human+mitochondrial+DNA.">Regionally specific and genome-wide analyses conclusively demonstrate the absence of CpG methylation in human mitochondrial DNA.</a> Mol Cell Biol. 33 (14), 2683-2690 (2013).</li><li>Liu, B., Du, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CpG+methylation+patterns+ofhuman+mitochondrial+DNA.">CpG methylation patterns ofhuman mitochondrial DNA.</a> Nature Publishing Group. , 1-10 (2016).</li><li>Donkin, I., Versteyhe, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Obesity+and+Bariatric+Surgery+Drive+Epigenetic+Variation+of+Spermatozoa+in+Humans.">Obesity and Bariatric Surgery Drive Epigenetic Variation of Spermatozoa in Humans.</a> Cell Metab. 23 (2), 369-378 (2016).</li><li>Li, L. C., Dahiya, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MethPrimer:+designing+primers+for+methylation+PCRs.">MethPrimer: designing primers for methylation PCRs.</a> Bioinformatics. 18 (11), 1427-1431 (2002).</li><li>Tusn&#225;dy, G. E., Simon, I., V&#225;radi, A., Ar&#225;nyi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BiSearch:+primer-design+and+search+tool+for+PCR+on+bisulfite-treated+genomes.">BiSearch: primer-design and search tool for PCR on bisulfite-treated genomes.</a> Nucleic Acids Res. 33 (1), e9 (2005).</li><li>Ar&#225;nyi, T., V&#225;radi, A., Simon, I., Tusn&#225;dy, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+BiSearch+web+server.">The BiSearch web server.</a> BMC bioinformatics. 7, 431 (2006).</li><li>Krueger, F., Andrews, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bismark:+a+flexible+aligner+and+methylation+caller+for+Bisulfite-Seq+applications.">Bismark: a flexible aligner and methylation caller for Bisulfite-Seq applications.</a> Bioinformatics. 27 (11), 1571-1572 (2011).</li><li>Li, H., Handsaker, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Sequence+Alignment/Map+format+and+SAMtools.">The Sequence Alignment/Map format and SAMtools.</a> Bioinformatics. 25 (16), 2078-2079 (2009).</li><li>Ramos, A., Barbena, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+insertions+of+mitochondrial+origin:+Database+updating+and+usefulness+in+cancer+studies.">Nuclear insertions of mitochondrial origin: Database updating and usefulness in cancer studies.</a> Mitochondrion. 11 (6), 946-953 (2011).</li><li>Warnecke, P. M., Stirzaker, C., Song, J., Grunau, C., Melki, J. R., Clark, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+and+resolution+of+artifacts+in+bisulfite+sequencing.">Identification and resolution of artifacts in bisulfite sequencing.</a> Methods (San Diego, Calif). 27 (2), 101-107 (2002).</li></ol>

著者は宣言する競合金融興味を持ってないです。

ここでは、ミトコンドリア Dna のメチル化を尋問するとりわけ設計されている重亜硫酸塩シーケンス プロトコルを提供します。重亜硫酸塩の配列使用プロトコルの DNA との違いは NUMT シーケンスから偽陽性発生して事前の制限の酵素の消化手順とバイオ情報解析の活用にあります。
ミトコンドリア Dna メチル化を調査するとき、重亜硫酸塩の配列のアーティファクトを除?...

ミトコンドリアのゲノムは約 16.5 キロ ベース (kb) の円形、二本鎖構造長い、重いと光の鎖を構成します。ミトコンドリアゲノムは母性継承、各セル内の複数のコピーに存在し、呼吸鎖複合体1の基本的なコンポーネントをエンコードします。同様に核ゲノムとは異なり、細菌のゲノムに、ミトコンドリアのゲノムは組織された多数の二次および第三構造などコイルとスーパーの構造2、アクセス困難なシーケンス処理中に表示することができます。実験3。
核内 DNA のメチル化、遺伝子発現の調節に特に多数のプロセスの役割を果たしている広範囲に研究エピジェネティックなマークです。哺乳類のゲノムの DNA のメチル化は deoxycytidines、主に CG ジヌクレオチド (CpG) のピリミジン環の 5 の位置に主に発生します。シトシンのメチル化は、DNA 塩基4体細胞と合計の ~ 1% のゲノムのすべての CpG の 70% で発見されます。DNA メチル化はまた公認会計士、CpT、クリック単価などの非 CpG のコンテキストに記載されているし、胚性幹細胞5,6,7ですべてのメチル化シトシンの 25% までの値と、核の DNA にさまざまな量で存在します。
核ゲノムのシトシンのメチル化は、広く、ミトコンドリア DNA (mtDNA) のメチル化の存在はまだ論争を呼びます。最初研究調査ミトコンドリア Dna メチル化は、核の DNA8と比較して低いレベルで培養細胞でミトコンドリア Dna のメチル化が検出されたで行われました。人間とマウスの細胞でミトコンドリア Dna のメチル化は低レベル (2-5%) も検出されました。メチル化 DNA 免疫沈降 (MeDIP) を定量的 PCR によって続いたなど 5 メチルシトシン キャプチャに頼るの試金を使用して、ミトコンドリア Dna メチル化様々 なマウスと人間にも認められた、細胞ライン9,10, 11,12。5-メチルシトシン ELISA の試金の質量に対する抗体を用いて、DNA のメチル化の実質的なレベルが検出された精製ミトコンドリア分画13,14,15,16します。 ただし、前述の調査の試金のほとんどは DNA メチル化を単一ベース解像度の絶対定量を提供するために設計されていない技術を使用します。
非メチル化シトシンとウラシル一本鎖 DNA コンテキスト17を変換するナトリウムの重亜硫酸塩のプロパティを活用する「重亜硫酸塩の配列」という手法により定量的および resolutive の DNA メチル化解析が可能します。.重亜硫酸塩の配列を使用して、研究の方角は、さまざまなレベルにおけるシトシンのメチル化の有無を検出しました。人間18,19,20,21,22,23マウス24で検出された 16S 領域や、12 D ループ領域のメチル化 mtDNA組織・細胞研究にわたって合計シトシンの 1 ~ 20% の魅力的な変動でただし、します。
これらの数多くの研究と比較して私たちのグループからを含むのみいくつかの研究がミトコンドリア Dna メチル化3,25,26,27の存在を論じられるまたはの生物学的妥当性を疑問視ミトコンドリア Dna (2%) 以下のレベル28の非常に低レベル。最近、ミトコンドリア全重亜硫酸塩の配列3の潜在的な重亜硫酸塩の配列項目の観測を報告しました。我々 はそれによりメチル化レベルを過大評価してミトコンドリア DNA の二次構造は重亜硫酸塩の配列で、偽陽性につながる証拠を提供しました。MtDNA の重亜硫酸塩の変換のアーティファクトを防ぐためにプロトコルを示します。このプロトコルは、ミトコンドリア Dna の二次構造を混乱させると次の重亜硫酸塩の配列プロトコルの重亜硫酸塩へのフル アクセスを許可する DNA の簡単な酵素の消化力を使用します。さらに、重亜硫酸塩の配列の解析に伴うバイオ情報パイプラインを提供します。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="648">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:283px;">BamHI</td>
			<td style="width:164px;">New England BioLabs</td>
			<td style="width:113px;"># R0136</td>
			<td style="width:88px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">EZ DNA methylation-lightning kit</td>
			<td>Zymo Research</td>
			<td># D5030&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Qubit ssDNA assay</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td># Q10212</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Qubit assay tubes</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td># Q32856</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">HotStarTaq plus DNA polymerase kit</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td># 203603&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">QIAquick Gel Extraction Kit</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td># 28704</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NEBNext Ultra DNA Library Kit for Illumina</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td># E7370S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">NEBNext Multiplex Oligoes for Illumina</td>
			<td>New England BioLabs</td>
			<td># E7335S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">AMPure XP Beads</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td># A63881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">High Sensitivity DNA chip</td>
			<td>Agilent</td>
			<td># 5067-4626</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Qubit high sensitivity dsDNA assay</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td># Q33230</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MiSeq reagent kit v2 300 cycles</td>
			<td>Illumina</td>
			<td># MS-102-2003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">PhiX control v3</td>
			<td>Illumina</td>
			<td># FC-110-3001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium hydroxide&#160;</td>
			<td>Sigma</td>
			<td># S5881</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Thermal cycler C1000</td>
			<td>Biorad</td>
			<td># 1851148</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">CFX96 Real-Time PCR detection system</td>
			<td>Biorad&#160;</td>
			<td>#1855195</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Qubit Fluorometer</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td># Q33226</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Bioanalyzer 2100</td>
			<td>Agilent</td>
			<td># G2939BA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MiSeq instrument</td>
			<td>Illumina</td>
			<td># SY-410-1003</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

methodology for accurate detection of mitochondrial dna methylation

DNA のメチル化の定量は、重亜硫酸塩の配列は、非メチル化シトシンとウラシル一本鎖 DNA のコンテキストでを変換するナトリウムの重亜硫酸塩のプロパティを活用を使用して達成することができます。重亜硫酸塩の配列をすることができます (PCR を使用して) を対象とした全ゲノム上で実行やシトシンのメチル化を単一ベース解像度の絶対定量を提供します。特に二次構造の核およびミトコンドリア DNA の異なる性質を考えると、ミトコンドリア Dna のシトシンのメチル化を調査するための重亜硫酸塩の配列方法の adaptions が行われなければなりません。MtDNA の二次および第三構造は確かに不完全な変性の単一座礁させた DNA を重亜硫酸塩のアクセスの悪さのため偽陽性につながる成果物を配列する重亜硫酸塩につながることができます。ここでは、シトシンの正確な定量化にミトコンドリア Dna のメチル化レベルを許可する DNA の酵素消化による病原バイオ情報解析パイプラインと相まってプロトコルについて述べる。加えて、我々 は mtDNA に固有重亜硫酸塩の配列のプライマーの設計のガイドラインを提供、望ましくない核ミトコンドリア セグメントをターゲットを避けるために (NUMTs) は、核ゲノムに挿入されました。

ミトコンドリア Dna のメチル化を調査する場合に、このプロトコルの 2 つのステップが重要です。1) 二次構造と 2) ミトコンドリア DNA 特異プライマーの設計の開口部。
制限酵素病原 (図 1) ヒトのゲノム DNA を消化によってミトコンドリア DNA の構造は塩基位置 14,258 カットされ、二次構造が表示されま...

Watch this Scientific Journal Video about Methodology for Accurate Detection of Mitochondrial DNA Methylation at JoVE.com

Methodology for Accurate Detection of Mitochondrial DNA Methylation

ここでは、ミトコンドリア DNA (mtDNA) のメチル化の定量の正確さを許可するプロトコルを提案する.このプロトコルではミトコンドリア Dna の二次構造によって引き起こされるミトコンドリア Dna のメチル化レベルの過大評価を避けるために使用することができますバイオ情報解析パイプラインと相まって病原が付いている DNA の酵素消化をについて説明します。

ミトコンドリア DNA のメチル化の正確な検出のための方法論

Quantification of DNA methylation can be achieved using bisulfite sequencing, which takes advantage of the property of sodium bisulfite to convert ...

methodology-for-accurate-detection-of-mitochondrial-dna-methylation

Research

JoVE Journal

Genetics

13.2K ビュー.  University of Copenhagen. ここでは、ミトコンドリア DNA (mtDNA) のメチル化の定量の正確さを許可するプロトコルを提案する.このプロトコルではミトコンドリア Dna の二次構造によって引き起こされるミトコンドリア Dna のメチル化レベルの過大評価を避けるために使用することができますバイオ情報解析パイプラインと相まって病原が付いている DNA の酵素消化をについて説...

ビデオ: Methodology for Accurate Detection of Mitochondrial DNA Methylation

Methyl-binding DNA capture Sequencing for Patient Tissues

Methylation is one of the essential epigenetic modifications to the DNA, which is responsible for the precise regulation of genes required for stable development and differentiation of different tissue types. Dysregulation of this process is often the hallmark of various diseases like cancer. Here, we outline one of the recent sequencing techniques, Methyl-Binding DNA Capture sequencing (MBDCap-seq), used to quantify methylation in various normal and disease tissues for large patient cohorts. We describe a detailed protocol of this affinity enrichment approach along with a bioinformatics pipeline to achieve optimal quantification. This technique has been used to sequence hundreds of patients across various cancer types as a part of the 1,000 methylome project (Cancer Methylome System).

Here we present a protocol to investigate genome wide DNA methylation in large scale clinical patient screening studies using the Methyl-Binding DNA Capture sequencing (MBDCap-seq or MBD-seq) technology and the subsequent bioinformatics analysis pipeline.

患者の組織のためのメチル結合DNA捕捉シーケンシング

Methylation is one of the essential epigenetic modifications to the DNA, which is responsible for the precise regulation of genes required for stable ...

遺伝学

Novel RNA-Binding Proteins Isolation by the RaPID Methodology

RNA-binding proteins (RBPs) play important roles in every aspect of RNA metabolism and regulation. Their identification is a major challenge in modern biology. Only a few in vitro and in vivo methods enable the identification of RBPs associated with a particular target mRNA. However, their main limitations are the identification of RBPs in a non-cellular environment (in vitro) or the low efficiency isolation of RNA of interest (in vivo). An RNA-binding protein purification and identification (RaPID) methodology was designed to overcome these limitations in yeast and enable efficient isolation of proteins that are associated in vivo. To achieve this, the RNA of interest is tagged with MS2 loops, and co-expressed with a fusion protein of an MS2-binding protein and a streptavidin-binding protein (SBP). Cells are then subjected to crosslinking and lysed, and complexes are isolated through streptavidin beads. The proteins that co-purify with the tagged RNA can then be determined by mass spectrometry. We recently used this protocol to identify novel proteins associated with the ER-associated PMP1 mRNA. Here, we provide a detailed protocol of RaPID, and discuss some of its limitations and advantages.

RNA-protein interactions lie at the heart of many cellular processes. Here, we describe an in vivo method to isolate specific RNA and identify novel proteins that are associated with it. This could shed new light on how RNAs are regulated in the cell.

急速な手法による新規RNA結合タンパク質の単離

RNA-binding proteins (RBPs) play important roles in every aspect of RNA metabolism and regulation. Their identification is a major challenge in modern ...

In Situ Labeling of Mitochondrial DNA Replication in Drosophila Adult Ovaries by EdU Staining

The mitochondrial genome is inherited exclusively through the maternal line. Understanding of how the mitochondrion and its genome are proliferated and transmitted from one generation to the next through the female oocyte is of fundamental importance. Because of the genetic tractability, and the elegant, ordered simplicity by which oocyte development proceeds, Drosophila oogenesis has become an invaluable system for mitochondrial study. An EdU (5-ethynyl-2&#180;-deoxyuridine) labeling method was utilized to detect mitochondrial DNA (mtDNA) replication in Drosophila ovaries. This method is superior to the BrdU (5-bromo-2'-deoxyuridine) labeling method in that it allows for good structural preservation and efficient fluorescent dye penetration of whole-mount tissues.
Here we describe a detailed protocol for labeling replicating mitochondrial DNA in Drosophila adult ovaries with EdU. Some technical solutions are offered to improve the viability of the ovaries, maintain their health during preparation, and ensure high-quality imaging. Visualization of newly synthesized mtDNA in the ovaries not only reveals the striking temporal and spatial pattern of mtDNA replication through oogenesis, but also allows for simple quantification of mtDNA replication under various genetic and pharmacological perturbations.

In Situ Labeling of Mitochondrial DNA Replication in Drosophila Adult Ovaries by EdU Staining

Drosophila oogenesis continues to be exceptionally useful in the study of mitochondrial proliferation and inheritance. This manuscript describes a detailed protocol used to label the replicating mitochondrial DNA (mtDNA) in Drosophila adult ovaries with 5-ethynyl-2&#180;-deoxyuridine (EdU), which facilitates uncovering mechanisms associated with mitochondrial inheritance that were previously debatable.

EDU染色によりショウジョウバエアダルト卵巣内のミトコンドリアDNA複製のその場の標識で

The mitochondrial genome is inherited exclusively through the maternal line. Understanding of how the mitochondrion and its genome are proliferated and ...

Detection of Copy Number Alterations Using Single Cell Sequencing

Detection of genomic changes at single cell resolution is important for characterizing genetic heterogeneity and evolution in normal tissues, cancers, and microbial populations. Traditional methods for assessing genetic heterogeneity have been limited by low resolution, low sensitivity, and/or low specificity. Single cell sequencing has emerged as a powerful tool for detecting genetic heterogeneity with high resolution, high sensitivity and, when appropriately analyzed, high specificity. Here we provide a protocol for the isolation, whole genome amplification, sequencing, and analysis of single cells. Our approach allows for the reliable identification of megabase-scale copy number variants in single cells. However, aspects of this protocol can also be applied to investigate other types of genetic alterations in single cells.

Single cell sequencing is an increasingly popular and accessible tool for addressing genomic changes at high resolution. We provide a protocol that uses single cell sequencing to identify copy number alterations in single cells.

単一細胞のシーケンシングを使用したコピー数変化の検出

Detection of genomic changes at single cell resolution is important for characterizing genetic heterogeneity and evolution in normal tissues, cancers, and ...

Comprehensive DNA Methylation Analysis Using a Methyl-CpG-binding Domain Capture-based Method in Chronic Lymphocytic Leukemia Patients

The role of long noncoding RNAs (lncRNAs) in cancer is coming to the forefront due to growing interest in understanding their mechanistic functions during cancer development and progression. Despite this, the global epigenetic regulation of lncRNAs and repetitive sequences in cancer has not been well investigated, particularly in chronic lymphocytic leukemia (CLL). This study focuses on a unique approach: the immunoprecipitation-based capture of double-stranded, methylated DNA fragments using methyl-binding domain (MBD) proteins, followed by next-generation sequencing (MBD-seq). CLL patient samples belonging to two prognostic subgroups (5 IGVH mutated samples + 5 IGVH unmutated samples) were used in this study. Analysis revealed 5,800 hypermethylated and 12,570 hypomethylated CLL-specific differentially methylated genes (cllDMGs) compared to normal healthy controls. Importantly, these results identified several CLL-specific, differentially methylated lncRNAs, repetitive elements, and protein-coding genes with potential prognostic value. This work outlines a detailed protocol for an MBD-seq and bioinformatics pipeline developed for the comprehensive analysis of global methylation profiles in highly CpG-rich regions using CLL patient samples. Finally, a protein-coding gene and an lncRNA were validated using pyrosequencing, which is a highly quantitative method to analyze CpG methylation levels to further corroborate the findings from the MBD-seq protocol.

This work describes an optimized methyl-CpG-binding domain (MBD) sequencing protocol and a computational pipeline to identify differentially methylated CpG-rich regions in chronic lymphocytic leukemia (CLL) patients.

慢性リンパ球性白血病患者におけるメチル-CpG結合ドメイン捕捉に基づく包括的DNAメチル化解析

The role of long noncoding RNAs (lncRNAs) in cancer is coming to the forefront due to growing interest in understanding their mechanistic functions during ...

Protocols for C-Brick DNA Standard Assembly Using Cpf1

CRISPR-associated protein Cpf1 cleaves double-stranded DNA under the guidance of CRISPR RNA (crRNA), generating sticky ends. Because of this characteristic, Cpf1 has been used for the establishment of a DNA assembly standard called C-Brick, which has the advantage of long recognition sites and short scars. On a standard C-Brick vector, there are four Cpf1 recognition sites &#8211; the prefix (T1 and T2 sites) and the suffix (T3 and T4 sites) &#8211; flanking biological DNA parts. The cleavage of T2 and T3 sites produces complementary sticky ends, which allow for the assembly of DNA parts with T2 and T3 sites. Meanwhile, a short &#34;GGATCC&#34; scar is generated between parts after assembly. As the newly formed plasmid once again contains the four Cpf1 cleavage sites, the method allows for the iterative assembly of DNA parts, which is similar to those of BioBrick and BglBrick standards. A procedure outlining the use of the C-Brick standard to assemble DNA parts is described here. The C-Brick standard can be widely used by scientists, graduate and undergraduate students, and even amateurs.

CRISPR-associated protein Cpf1 can be guided by a specially designed CRISPR RNA (crRNA) to cleave double-stranded DNA at desired sites, generating sticky ends. Based on this characteristic, a DNA assembly standard (C-Brick) was established, and a protocol detailing its use is described here.

Cpf1を用いたC-ブリックDNA標準アセンブリのプロトコール

CRISPR-associated protein Cpf1 cleaves double-stranded DNA under the guidance of CRISPR RNA (crRNA), generating sticky ends. Because of this ...

Bidirectional Retroviral Integration Site PCR Methodology and Quantitative Data Analysis Workflow

Integration Site (IS) assays are a critical component of the study of retroviral integration sites and their biological significance. In recent retroviral gene therapy studies, IS assays, in combination with next-generation sequencing, have been used as a cell-tracking tool to characterize clonal stem cell populations sharing the same IS. For the accurate comparison of repopulating stem cell clones within and across different samples, the detection sensitivity, data reproducibility, and high-throughput capacity of the assay are among the most important assay qualities. This work provides a detailed protocol and data analysis workflow for bidirectional IS analysis. The bidirectional assay can simultaneously sequence both upstream and downstream vector-host junctions. Compared to conventional unidirectional IS sequencing approaches, the bidirectional approach significantly improves IS detection rates and the characterization of integration events at both ends of the target DNA. The data analysis pipeline described here accurately identifies and enumerates identical IS sequences through multiple steps of comparison that map IS sequences onto the reference genome and determine sequencing errors. Using an optimized assay procedure, we have recently published the detailed repopulation patterns of thousands of Hematopoietic Stem Cell (HSC) clones following transplant in rhesus macaques, demonstrating for the first time the precise time point of HSC repopulation and the functional heterogeneity of HSCs in the primate system. The following protocol describes the step-by-step experimental procedure and data analysis workflow that accurately identifies and quantifies identical IS sequences.

This manuscript describes the experimental procedure and software analysis for a bidirectional integration site assay that can simultaneously analyze upstream and downstream vector-host junction DNA. Bidirectional PCR products can be used for any downstream sequencing platform. The resulting data are useful for a high-throughput, quantitative comparison of integrated DNA targets.

双方向レトロウイルスの統合サイトPCRの方法論と定量的データ解析ワークフロー

Integration Site (IS) assays are a critical component of the study of retroviral integration sites and their biological significance. In recent retroviral ...

Immunostaining for DNA Modifications: Computational Analysis of Confocal Images

For several decades, 5-methylcytosine (5mC) has been thought to be the only DNA modification with a functional significance in metazoans. The discovery of enzymatic oxidation of 5mC to 5-hydroxymethylcytosine (5hmC), 5-formylcytosine (5fC) and 5-carboxylcytosine (5caC) as well as detection of N6-methyladenine (6mA) in the DNA of multicellular organisms provided additional degrees of complexity to the epigenetic research. According to a growing body of experimental evidence, these novel DNA modifications may play specific roles in different cellular and developmental processes. Importantly, as some of these marks (e. g. 5hmC, 5fC and 5caC) exhibit tissue- and developmental stage-specific occurrence in vertebrates, immunochemistry represents an important tool allowing assessment of spatial distribution of DNA modifications in different biological contexts. Here the methods for computational analysis of DNA modifications visualized by immunostaining followed by confocal microscopy are described. Specifically, the generation of 2.5 dimension (2.5D) signal intensity plots, signal intensity profiles, quantification of staining intensity in multiple cells and determination of signal colocalization coefficients are shown. Collectively, these techniques may be operational in evaluating the levels and localization of these DNA modifications in the nucleus, contributing to elucidating their biological roles in metazoans.

Newly discovered oxidized forms of 5-methylcytosine (oxi-mCs), 5-hydroxymethylcytosine (5hmC), 5-formylcytosine (5fC) and 5-carboxylcytosine (5caC) may represent distinct DNA modifications with unique functional roles. Here a semi-quantitative workflow for visualization of oxi-mCs' spatial distribution, signal intensity profiling and colocalization is described.

DNA 変更染色: 共焦点画像の数値解析

For several decades, 5-methylcytosine (5mC) has been thought to be the only DNA modification with a functional significance in metazoans. The discovery of ...

Rare Event Detection Using Error-corrected DNA and RNA Sequencing

Conventional next-generation sequencing techniques (NGS) have allowed for immense genomic characterization for over a decade. Specifically, NGS has been used to analyze the spectrum of clonal mutations in malignancy. Though far more efficient than traditional Sanger methods, NGS struggles with identifying rare clonal and subclonal mutations due to its high error rate of ~0.5&#8211;2.0%. Thus, standard NGS has a limit of detection for mutations that are &#62;0.02 variant allele fraction (VAF). While the clinical significance for mutations this rare in patients without known disease remains unclear, patients treated for leukemia have significantly improved outcomes when residual disease is &#60;0.0001 by flow cytometry. In order to mitigate this artefactual background of NGS, numerous methods have been developed. Here we describe a method for Error-corrected DNA and RNA Sequencing (ECS), which involves tagging individual molecules with both a 16 bp random index for error-correction and an 8 bp patient-specific index for multiplexing. Our method can detect and track clonal mutations at variant allele fractions (VAFs) two orders of magnitude lower than the detection limit of NGS and as rare as 0.0001 VAF.

Next-generation sequencing (NGS) is a powerful tool for genomic characterization that is limited by the high error rate of the platform (~0.5&#8211;2.0%). We describe our methods of error-corrected sequencing that allow us to obviate the NGS error rate and detect mutations at variant allele fractions as rare as 0.0001.

エラー修正 DNA ・ RNA シーケンスを用いた珍しいイベント検出

Conventional next-generation sequencing techniques (NGS) have allowed for immense genomic characterization for over a decade. Specifically, NGS has been ...

Genome-wide Surveillance of Transcription Errors in Eukaryotic Organisms

Accurate transcription is required for the faithful expression of genetic information. Surprisingly though, little is known about the mechanisms that control the fidelity of transcription. To fill this gap in scientific knowledge, we recently optimized the circle-sequencing assay to detect transcription errors throughout the transcriptome of Saccharomyces cerevisiae, Drosophila melanogaster, and Caenorhabditis elegans. This protocol will provide researchers with a powerful new tool to map the landscape of transcription errors in eukaryotic cells so that the mechanisms that control the fidelity of transcription can be elucidated in unprecedented detail.

This protocol provides researchers with a new tool to monitor the fidelity of transcription in multiple model organisms.

真核生物の転写エラーのゲノム全体の監視

Accurate transcription is required for the faithful expression of genetic information. Surprisingly though, little is known about the mechanisms that ...