hESC中5羟甲基胞嘧啶的基因组分布

美国加利福尼亚大学的研究人员近日绘制出第一张人胚胎干细胞中5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）的基因组分布图，发现5hmC集中在增强子以及基因本身，暗示了5hmC在基因调控中的潜在作用。该研究结果发表在6月20日的《GenomeBiology》上。

近两年，研究人员发现5hmC在某些细胞类型中大量存在，包括胚胎干细胞。同时，越来越多的证据表明，将5-甲基胞嘧啶（5mC）转化成5hmC的TET蛋白扮演着重要的生物角色。为了进一步了解5hmC的功能，研究人员陆续着手分析它在基因组中的分布。

在这项研究中，研究人员使用了hmeDIP-seq技术，即先开展羟甲基DNA免疫沉淀，之后在IlluminaGenomeAnalyzer平台上进行大规模并行测序。在这之前，人们富集5hmC主要是通过化学反应添加标签，再亲和纯化。而现在，5hmC特异抗体的上市，使得5hmC的直接免疫沉淀成为可能。他们使用的是ActiveMotif和Diagenode这两家公司的抗体。

通过数据分析，研究人员发现5hmC主要集中在增强子以及基因本身，暗示了5hmC在基因调控中的潜在作用。与它在增强子中的定位一致，5hmC还大量集中在与增强子相关的组蛋白修饰位点，如H3K4me1和H3K27ac。同时，5hmC还集中在其他的蛋白-DNA相互作用位点，如OCT4和NANOG结合位点。

此结果与之前报道的小鼠胚胎干细胞中5hmC的基因组分布相似。据5月份的《Nature》杂志报道，波士顿儿童医院的研究人员发现，5hmC片段主要集中在外显子和转录起始位点附近，尤其是H3K27me3和H3K4me3位点。

同时，研究人员还发现5hmC区域富含GC，但GC含量有差异。在5’端，G多过C，而3’端刚好相反，C多过G。这种现象在与基因和增强子重叠的5hmC区域以及未与上述元件重叠的区域都观察到，暗示这种序列组成是所有5hmC区域的共同特征。

有趣的是，NewEnglandBiolabs（NEB）公司的两名科学家ShannonMoreyKinney和SriharsaPradhan也参与了此项研究。在羟甲基化位点的验证过程中，研究人员使用了NEB公司的EpiMark5-hmCand5-mCAnalysisKit。此试剂盒是市场上第一个定量5-hmC的PCR型分析。它在今年年初被生物通读者评为“2010生命科学十大创新产品”。

文章来源：生物通

原文出处：

5-hydroxymethylcytosineisassociatedwithenhancersandgenebodiesinhumanembryonicstemcells

GenomeBiology2011,12:R54doi:10.1186/gb-2011-12-6-r54

摘要：
Background
5-Hydroxymethylcytosine(5hmC)wasrecentlyfoundtobeabundantlypresentincertaincelltypes,includingembryonicstemcells.ThereisgrowingevidencethatTETproteins,whichconvert5-methylcytosine(5mC)to5hmC,playimportantbiologicalroles.Tofurtherunderstandthefunctionof5hmC,ananalysisofthegenome-widelocalizationofthismarkisrequired.

Results
Here,wehavegeneratedagenome-widemapof5hmCinhumanembryonicstemcellsbyhmeDIP-seq,inwhichhydroxymethyl-DNAimmunoprecipitationisfollowedbymassivelyparallelsequencing.Wefoundthat5hmCisenrichedinenhancersaswellasingenebodies,suggestingapotentialrolefor5hmCingeneregulation.Consistentwithlocalizationof5hmCatenhancers,5hmCwassignificantlyenrichedinhistonemodificationsassociatedwithenhancers,suchasH3K4me1andH3K27ac.5hmCwasalsoenrichedinotherprotein-DNAinteractionsites,suchasOCT4andNANOGbindingsites.Furthermore,wefoundthat5hmCregionstendtohaveanexcessofGoverCononestrandofDNA.

Conclusions
Ourfindingssuggestthat5hmCmaybetargetedtocertaingenomicregionsbasedbothongeneexpressionandsequencecomposition.