• 研究背景：
  NTDs是嚴(yán)重的先天性畸形中心神經(jīng)系統(tǒng)疾病。據(jù)報道，人類50%-70%的NTDs都可以通過補(bǔ)充葉酸來預(yù)防。DNA甲基化對調(diào)節(jié)基因表達(dá)起著重要的作用，F(xiàn)arkas等人發(fā)現(xiàn)，胎盤組織葉酸轉(zhuǎn)運(yùn)基因的DNA異常甲基化會影響葉酸的轉(zhuǎn)運(yùn)，因此增加NTDs的發(fā)病風(fēng)險。但是，其他大多數(shù)相關(guān)基因的DNA甲基化對NTDs的作用機(jī)制仍然是未知的。
  為了探究DNA甲基化對NTDs的作用機(jī)制，首都兒科研究所的吳建新團(tuán)隊通過甲基化組學(xué)研究證實了來自于NTDs的胎盤組織會出現(xiàn)AKT2基因的異常甲基化，導(dǎo)致異常的胚胎發(fā)育和NTDs。該文章最近以“Hypermethylation of AKT2 gene is associated with neural-tube defects in fetus”為題發(fā)表在著名期刊Placenta上。烈冰生信團(tuán)隊對甲基化數(shù)據(jù)分析做出了強(qiáng)有力的支撐。

我們首先來理清這項研究的思路。如下圖所示，作者提取了胎兒的胎盤組織DNA，進(jìn)行了甲基化測序及數(shù)據(jù)分析，鎖定了AKT2基因的甲基化，并進(jìn)行了實驗驗證。

1. 通過分析，得到了150個差異的甲基化基因（81個下調(diào)和69個上調(diào)），用這些基因進(jìn)行GO和Pathway分析。綜合分析，發(fā)現(xiàn)這些差異基因與癌癥、T細(xì)胞受體信號通路、細(xì)胞周期、氧化磷酸化等作用相關(guān)。

2. 為了發(fā)現(xiàn)，研究信號通路之間的關(guān)系，找出核心的通路，作者用以上得到的顯著性信號通路進(jìn)行了Gene-Act-Net的分析，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞周期信號通路、肌動蛋白細(xì)胞骨架信號通路和Jak-STAT信號通路處于重要的地位。

3. 作者從通過查閱文獻(xiàn)，從處于核心地位的細(xì)胞周期信號通路及另一上游的T細(xì)胞信號通路中挑選了4個相關(guān)的基因。對這4個基因進(jìn)行了q-PCR的驗證實驗，發(fā)現(xiàn)其中兩個基因AKT2和CDC25C表達(dá)是有差異的。

4. 通過massARRAY分析，發(fā)現(xiàn)CDC25C基因只存在一個CpG島，而且沒有發(fā)生甲基化，AKT2基因發(fā)生了顯著的甲基化水平。

5. 通過Western Blot的方法對AKT2的磷酸化水平進(jìn)行了驗證，發(fā)現(xiàn)NTDs的磷酸化水平確實降低了。

小結(jié)：NTDs的胎盤組織會出現(xiàn)AKT2基因的甲基化水平升高，從而抑制了AKT2基因的功能，導(dǎo)致異常的胚胎發(fā)育和胎兒的NTDs癥狀的發(fā)生。