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    DNA 的甲基化現象 (DNA methylation) 是表觀基因體機制 (epigenetic mechanism) 中的一種，其對於真核生物基因調控而言是非常重要，真核生物基因的 5’ 端，常可見到高密度的雙鹼基 C-G 存在，其被稱為 CpG islands，而其中大約有 2-7％的胞嘧啶 (Cytosine)，藉著 DNA 甲基轉移酶 (DNA methyltransferase) 作用下被甲基化。另外，在原核生物中，DNA 甲基轉移酶主要的功用是用作保護自己 DNA的手段，以避免遭受內生的限制酶剪切，而利用限制酶對付外來侵略性的 DNA，而在真核生物中，也有藉由 DNA 甲基化來避免 retrovirus 表現的防禦機制被報導過，但無論如何，最主要的功能還是在於調控基因表現為主。

    研究 DNA methylation 現象的實驗方法有許多種，包括重亞硫酸鹽 (bisulfate) 和非重亞硫酸鹽 (non-bisulfite) 的方法，在樣品處理重亞硫酸鹽的部分，胞嘧啶(Cytosine) 會脫去胺基變成尿嘧啶 (Uracil)，但是被甲基化的胞嘧啶不會被改變，經 PCR 放大之後定序，比對原有參考物種序列，可以知道哪些胞嘧啶發生了點突變，沒有突變的胞嘧啶，有可能就是被甲基化的候選，在非使用重亞硫酸鹽的方法中，主要是使用對甲基化敏感的限制酵素來當作工具，隨後搭配AFLP (amplified fragment length polymorphism) 技術來做研究。

    2008 年，致力於開發 Optical mapping技術的 Schwartz 團隊，發表一篇利用這項技術來研究DNA 甲基化現象的期刊，他們首先在 E. coli 上做測試，當發現這項結合可行之後，將頭腦動到真核生物中，同樣被熱門研究的人類染色體上。在真核生物上進行 Optical mapping 時，較於原核生物容易出現一個問題

，即是不一定有能製造出足夠切位的限制酶，當電腦分析切位不足的單分子 DNA 影像時，無法轉換成鑑別性高的條帶 (barcode) 資訊，因此會面臨片段重組上的難題。在他們進行人類第九號染色體DNA 甲基化現象研究時，嘗試使用 2 種以上的限制酶來克服上述的問題，一種是在非重亞硫酸鹽研究方法中提到對甲基化敏感的限制酶：EagI (C^GGCCG)，另一種是辨識切位完全與前一種不會重疊、對於 C^MepG 甲基化不敏感、用來製造條帶資訊的限制酶：SwaI (ATTT^AAAT)。SwaI 在人類基因體序列中，按照電腦分析大致上能切碎成平均約 15 kb 的片段，而 EagI 在不考慮甲基化情形下，按照電腦分析大致上能切碎成平均約 32 kb 的片段。如同預期的，EagI 的辨識切位可涵蓋了 78％、大約 27,437 個 CpG islands，而其中大約一半的是獨一切位，將這項預測結果搭配上用來製造條帶的SwaI 實際進行Optical mapping 實驗，電腦記錄分析了實際實驗後的結果 (圖一)，並組成了一些 contig 片段，再與電腦模擬片段去做平行比較。

    實驗的結果獲得 21 條可對應上參考序列的 contigs，其中包含了 244 個 EagI 的切位，酵素的剪切效率大約 85％，下圖一A，黃、黑色橫線由電腦根據 SwaI 切位繪製而成，而由雙限制酶實驗獲得的 contigs 在橫線底下紫色的方塊表示，圖一B-D，節取一段 contigs 詳細描述，B 表示實際顯微鏡下的 DNA 分子切割圖，D 是將 B 電腦分析後的方塊切位圖，C 是 A 圖的放大，比較 C、

圖一.

D後，C 線條上綠色標記表示 EagI 切位，黃色標記表示 SwaI 切位，被甲基化的 EagI 切位無法被 EagI 切動 (藍色圓點)，未被甲基化的 EagI 切位可以被 EagI 切動 (紅色圓點)，C 線條上方藍色方塊代表基因，綠色方塊代表 CpG islands 位置。圖一E-G，特別標示出一部分包含 DBC1 基因的 contig，使用 Illumina beads array 測得 promoter 位置有一未甲基化的 CpG (G，括弧)，而在本次實驗也得到一樣結果 (未甲基化、被 EagI 切開)。

    使用 Optical mapping 技術可以有效偵測 DNA 甲基化的位置，可基於單分子層級下作檢測，並且不需要經過化學性的改造核苷酸，此方法使用酵素當作工具，可視為簡單信賴度高的試劑，然而它需要能互相對照的全基因體序列參考，因此這點可能會是日後活用上的限制，

參考文獻

Gene E Ananiev, Steve Goldstein1, Rod Runnheim, Dan K Forrest, Shiguo Zhou1, Konstantinos Potamousis, Chris P Churas, Veit Bergendahl, James A Thomson and David C Schwartz. Optical mapping discerns genome wide DNA methylation profiles.  BMC Molecular Biology 9: 68 (2008)