极速低损UBS-seq: 单细胞至百细胞样本m5C单碱基精准检测
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UBS-seq通过高浓度亚硫酸氢铵试剂与 98℃极速反应,将亚硫酸氢盐转化效率提升 13 倍,解决了传统 BS-seq 反应耗时、核酸损伤(DNA 降解率 < 15%)及结构化区域转化不完全等问题。 该技术支持单细胞 / 1ng DNA/20ng RNA 等超微量样本,实现 DNA/RNA 中 5 - 甲基胞嘧啶(5mC)的单碱基分辨率检测。
实验反应时间仅为传统方法的 1/13,样本起始量降低至单细胞水平,核酸损伤率减少 85% 以上,在干细胞分化、癌症标志物筛选(如早期结直肠癌 cfDNA 甲基化检测)及 mRNA 翻译调控机制解析中展现出高效性与可靠性,为表观遗传学研究提供了低损、精准的多组学分析工具。
UBS-seq
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对于获得下机测序数据后,分析流程如下:
1.预处理:FastQC 评估 + cutseq 去杂,得 clean 数据。
2.比对:HISAT2/Bowtie2 比对参考基因组/参考转录本,生成 BAM,UMI去重。
3.位点识别:统计 甲基化 C 位点碱基。
4.定量:计算修饰比例(甲基化 reads / 总 reads)。
5.差异分析:methylkit 筛选显著位点。
6.富集:clusterProfiler 做 GO/KEGG 分析。
分析流程
1、试剂配制:混合铵盐制备高浓度亚硫酸氢盐试剂。
2、样本变性:样本与试剂混合,98°C 使核酸变性。
3、快速转化:短时间(约 10 分钟)完成 C→U 转化。
4、脱盐纯化:去除反应试剂及杂质。
5、末端修复:修复核酸片段末端。
6、接头连接:连接甲基化修饰接头。
7、文库扩增:通过 PCR 扩增文库。
8、质量检测:检测文库浓度、片段大小等。
9、上机测序:进行高通量测序。
文库构建
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超快速亚硫酸氢盐测序(UBS - seq)相关研究成果发表于《Nature Biotechnology》期刊,该期刊影响因子高达 68.164 ,发表时间为 2024 年 10 月 14 日,doi 号为 10.1038/s41587 - 024 - 02458 - 8 ,文章题目为 “Ultrarapid bisulfite sequencing for DNA and RNA 5 - methylcytosine detection” 。 在表观遗传学研究中,DNA 和 RNA 的甲基化修饰,尤其是 5 - 甲基胞嘧啶(5mC/m5C)的检测至关重要。传统的亚硫酸氢盐测序(BS - seq)作为金标准方法,存在反应时间长、样本损伤大、转化不完全等局限性,极大地限制了其在微量样本(如单细胞、游离 DNA)以及对检测时效性要求高的临床场景中的应用。UBS - seq 技术的出现,犹如一场及时雨,通过对试剂和反应条件的革新,成功克服了传统方法的诸多瓶颈,为甲基化检测带来了全新的解决方案。
本研究开发了超快速亚硫酸氢盐测序(UBS-seq),通过高浓度铵盐亚硫酸氢盐试剂与 98°C 短时反应(10 分钟内),加速胞嘧啶转化 13 倍,减少 DNA/RNA 损伤与背景噪音。该技术可从单细胞、cfDNA 等低输入样本高效检测 DNA 5mC 与 RNA m5C,精准定位 mRNA 中 m5C 位点,发现 NSUN2 为 HeLa 细胞 mRNA 中~90% m5C 的主要甲基转移酶,且 m5C 在 5'-UTR 富集可能调控翻译。
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