前面我們系統性的總結了circRNA的相關背景知識：
同樣的策略，我們也可以應用到其它領域的知識背景快速學習，比如我們的lncRNA系列，miRNA系列，現在我們一起學習一下DNA甲基化吧。
值得注意的是，因為我本人在DNA甲基化領域接觸到的項目很少，而生信技能樹約9成的教程是我寫的，所以DNA甲基化相關教程不多，我檢索了一下，目錄如下，但其實只有那個文獻閱讀出自我手！
首先甲基化是表觀修飾的一種所以首先需要搞清楚什麼是表觀修飾，表觀遺傳學，以及為什麼關注DNA甲基化這其中一種表觀修飾！
表觀遺傳修飾是指對基因組功能的相關修飾，通過一系列生物學修飾改變基因的活性而不是DNA的核苷酸序列影響基因的表達。對基因組功能的相關修飾主要包括對DNA、RNA、以及組蛋白等的修飾，這些修飾改變了染色質的局部電化學特性和構象，從而調節基因的轉錄活性。
其中對組蛋白修飾主要是究方法通常是chip-seq技術，我們已經在生信技能樹發布了系統性的chip-seq教程，這裡就不再贅述。組蛋白是染色質的重要組成部分，主要分為H2A、H2B、H3、H4，與DNA纏繞可形成核小體。組蛋白修飾是在組蛋白N末端的胺基酸殘基上發生的共價修飾，主要包括甲基化、乙醯化、泛素化、磷酸化、羰基化、糖基化等。值得一提的是chip-seq其實也可以應用於轉錄因子研究，這裡也不展開介紹，大家可以看下面推文：
DNA甲基化是表觀遺傳學領域一個重要的研究方向，真核生物中最常見的DNA修飾非5-甲基胞嘧啶（5mC）莫屬了，然而在原核生物中最常見的DNA修飾方式則為N6-methyladenine (6mA)，即腺嘌呤第6位氮原子甲基化修飾。
人類是真核生物，所以當然是5mC的DNA甲基化形式的檢測咯。人的參考基因組約30億鹼基，上面不到1%是 CpG位點，可以被甲基化，也就是說不到3千萬個 CpG 位點。這些 CpG 位點中，大約 60~80% 被甲基化。主要是而啟動子等特殊區域存在 未被甲基化的CpG 島，那些區域的CpG 位點比較富集。目前研究表明，腫瘤細胞的甲基化水平平均是低於正常細胞的。
亞硫酸鹽是甲基化探測的「金標準」，不管是晶片或者甲基化測序，都要先對DNA樣品進行亞硫酸鹽處理，使非甲基化的C變成U，而甲基化的C保持不變，從而在後續的測序或者雜交後區分出來。
DNA甲基化檢測手段關於DNA甲基化檢測手段介紹，我覺得Make Decision: DNA甲基化檢測方法，哪一款適合你？ 寫的就足夠好了。同樣的，早期研究以晶片為主，從成本的角度來看，也是晶片為主，但是測序數據更豐富。
甲基化晶片可選的甲基化晶片產品就少很多，絕大部分是illumina公司產品的，從27K到450K到850K甲基化晶片。比較好的介紹是：Illumina 琪先生 2018-07-17的 一文了解 MethylationEPIC 850K 甲基化晶片
Infinium MethylationEPIC BeadChip晶片包含了原先的Infinium Methylation450 BeadChip晶片90%以上的內容，這種選擇可提供一種廣泛、全面的甲基化組圖譜。而且還靶定了ENCODE計劃中確定為潛在增強子的區域，還有FANTOM5計劃在各種組織類型中確定出的增強子。詳細如下：
● CpG島以外的CpG位點
● 人類幹細胞中鑑定出的非CpG甲基化位點（CHH位點）
● 腫瘤相對於正常（多種形式的癌症）及一些組織類型的差異甲基化位點
● FANTOM5增強子
● ENCODE開放染色質和增強子
● DNase超甲基化位點
● miRNA啟動子區域
● Illumina HumanMethylation450 BeadChip晶片中90%以上的位點
Infinium MethylationEPIC BeadChip晶片的數據分析是由GenomeStudio Methylation Module模塊所支持，讓研究人員能夠對小規模研究開展差異甲基化分析。GenomeStudio軟體2011.1版特有高級可視化工具，讓研究人員能夠在單幅圖中查看大量的數據，如熱圖、散點圖和線圖
甲基化測序甲基化檢測方法多達上百種，哪怕是基於NGS的測序技術，也有BS-Seq、MeDIP-Seq、RRBS-Seq、WGBS、MBD-Seq、SMRT 等，我發現 何聰聰 諾禾科服 2016-09-10 介紹的比較齊全，摘抄送給大家，原文在：DNA甲基化研究方法速遞
WGBS（Whole Genome Bisulfite Sequence）全基因組甲基化測序，利用重亞硫酸氫鹽使DNA中未發生甲基化的胞嘧啶(C)脫氨基轉變成尿嘧啶(U)，而甲基化的胞嘧啶保持不變，然後通過PCR將U變為A，僅有甲基化的C可以成功保留，最後通過測序就可判斷CpG位點是否發生甲基化。
簡化甲基化測序 (Reduced representation bisulfite sequencing, RRBS)是一種準確、高效、經濟的DNA甲基化研究方法，通過酶切 (Msp I) 富集啟動子及CpG島區域，並進行Bisulfite測序，同時實現DNA甲基化狀態檢測的高解析度和測序數據的高利用率。作為一種高性價比的甲基化研究方法，簡化甲基化測序在大規模臨床樣本的研究中具有廣泛的應用前景。
oxBS-Seq（oxidativ ebisulfite sequencing）化學氧化結合重亞硫酸鹽測序，在哺乳動物中，5mC 可以在TET酶的作用下轉換成 5hmC，而傳統的 WGBS 方法不能區分 5mC 和 5hmC。oxBS-Seq 技術先將 5hmC 氧化為甲醯基修飾（5fC），進而被重亞硫酸鹽處理轉換為U，從而排除了 5hmC 的幹擾，實現 DNA 甲基化的精準檢測。
RRHP（Reduced Representation 5-Hydroxymethylcytosine Profiling）DNA 羥甲基化，即 DNA 甲基化中的5-甲基胞嘧啶易發生氧化形成5-羥甲基胞嘧啶。Msp I 酶切完之後，末端修復，加上接頭，然後 β-GT 反應將 5hmC 進行糖基化保護，無法被 Msp I 酶識別；然後進行再次酶切，與常規的 C 以及 5mC 相連的 P5 接頭均被切下來，最後僅有含 5hmC 的片段含有兩端接頭，可以被擴增後建庫測序。
MeDIP（Methylated DNA Immunoprecipitation Sequencing） 甲基化 DNA 免疫共沉澱測序，先通過與5mC特異性結合的抗體加入到變性的基因組DNA片段中，富集胞嘧啶甲基化的基因組片斷，然後對富集的片段進行高通量測序。
我們我們介紹甲基化測序數據的一般分析流程的時候，主要是針對WGBS技術的數據。
改進版甲基化測序BS-Seq（亞硫酸氫鹽測序）有兩個缺點：
針對這兩個缺陷，科研界一直在嘗試研發改進方法。
復旦大學於文強教授團隊開發出了一種新的全基因組檢測的方法 GPS。該方法利用 T4DNA 聚合酶的 3′-5′外切酶活性和 5′-3′聚合酶活性，使得雙端測序的一端是基因組原序列，另一端是轉化後的表觀序列。該方法極大提高了比對效率和準確性。
低通量的DNA甲基化檢測當然了，也是可以用低通量手段，專注特異性位點甲基化檢測，有：
甲基化特異性 PCR
亞硫酸氫鹽測序 PCR
焦磷酸測序
質譜檢測
比如發表在BMC Med. 2009 Oct 的文章Genomic and epigenetic evidence for oxytocin receptor deficiency in autism.裡面Gregory等研究者通過亞硫酸氫鹽測序的方法對119例ASD患者和119名健康人進行了DNA甲基化分析，分析了與調節OXTR表達相關的CPG在外周血和顳葉皮質的甲基化水平，發現ASD患者的CPG甲基化水平在外周血和顳葉皮質均較健康人明顯升高。這個研究裡面的bisulfite sequencing (BSS)就是低通量，僅僅是關注感興趣的基因而已：
We carried out bisulfite sequencing (BSS) analysis of cloned alleles of two OXTR CpG islands in the peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of all four family members
DNA甲基化的生物學意義生物學意義，通常是建議大家看教科書吧，DNA甲基化是最早被發現的表觀遺傳修飾途徑之一，參與許多重要的細胞過程，如基因組印記、X染色體滅活、轉錄抑制、胚胎發育等，與精神分裂症、Rett症候群、腫瘤等多種疾病的發生和發展密切相關。
尤其是我感興趣的腫瘤中普遍存在DNA甲基化狀態的改變，其特點是總體甲基化水平的降低與局部甲基化水平的升高。在腫瘤細胞中，癌基因處於低甲基化狀態而被激活，抑癌基因處於高甲基化狀態而被抑制。
腫瘤領域前景廣大比如：DNA甲基化與腫瘤風險預測
再比如：DNA甲基化推進腦腫瘤的精準分型
植物學也有研究報導隨便微信公眾號搜索了一下，發現大豆，柑橘，小麥，花菜都有報導，如下：
中國科學院遺傳與發育生物學研究所田誌喜研究組等研究組對包括9個野生種、12個農家種和24個栽培種在內的45個大豆品種進行了全基因組甲基化測序及分析，發現從野生種到農家種的馴化過程和從農家種到栽培種的改良過程中分別鑑定到4248個和1164個DNA甲基化水平發生變化的差異甲基化區間（Differentially Methylated Regions，DMRs）。發表於Genome Biology雜誌（DOI:10.1186/s13059-018-1516-z）
植物生理生態研究所上海植物逆境生物學研究中心郎曌博研究組題為Global increase in DNA methylation during orange fruit development and ripening 的研究論文，該研究揭示了DNA甲基化在柑橘果實成熟過程中的調控作用。該研究通過整合分析五個成熟時期柑橘全基因組DNA甲基化和轉錄組數據(A)，發現柑橘成熟過程中DNA甲基化明顯上升，這種變化與番茄成熟過程DNA甲基化水平下降呈相反的變化趨勢。
2015年發表在genome biology上的一篇關於小麥基因組甲基化的研究。文章的題目是「A genome-wide survey of DNA methylation in hexaploid wheat」，從萌發後7天的中國春幼苗中提取基因組總DNA，其中三個在12℃生長，三個在27℃生長。基因組DNA富集，亞硫酸氫鹽處理，測序，使用Bismark映射到參考序列。
BMC Plant Biology在線發表了南開大學生命科學學院王春國課題組題為「Transcriptomeand DNA methylome reveal insights into yield heterosis in the curds ofbroccoli(Brassica oleracea L var. italic)」的論文。該論文發現了不同表達基因、DNA甲基化修飾在花球產量雜種性狀形成中的調控過程和可能作用。這些發現為花椰菜花球產量雜種優勢研究提供了全面的視角，對選育高產花椰菜品種具有重要意義。
還有番茄，玉米的研究，大家自行檢索深入學習哦。
當然，更值得一讀的是2018年5月，Nature Reviews Molecular Cell Biology 發表的中國科學院上海植物逆境生物學研究中心朱健康研究員、張惠明研究員與郎曌博研究員共同完成的題為「Dynamics and function of DNA methylation in plants」的綜述文章。 系統的討論了植物中DNA甲基化過程。
表觀修飾相關的酶通常是藥物開發重點人體內，DNA甲基轉移酶主要有四種：DNMT1、DNMT3A、DNMT3B和DNMT3L。
在DNA複製完成後，DNMT1是催化甲基轉移至新合成的DNA鏈上，這一現象稱為維持甲基化；
DNMT3A和DNMT3B負責催化核酸鏈上新的甲基化位點發生反應，稱為形成甲基化；
DNMT3L不具有甲級轉移酶活性，其主要作用是調節其他甲基轉移酶的活性。
因為藥物研發也不是我的領域，這裡略~~~
五大甲基化公共資料庫隨著高通量生物技術（晶片、測序技術）的不斷更新發展，高通量的DNA甲基化數據不斷湧現，一些大型國際合作的生物大數據計劃產生了Pb（petabyte）數量級的甲基化譜。由多個國家和地區的研究機構組成的「國際人類表觀基因組同盟」（International Human Epigenome Consortium，簡稱IHEC）為了研究與人類健康和包括癌症在內的複雜疾病相關的細胞狀態產出了超過1000個表觀基因組的數據
由美國NIH資助的「表觀組學線圖計劃」 (Roadmap Epigenomics Mapping Consortium，簡稱Roadmap)產出了367個人類主要組織和細胞類型的DNA甲基化圖譜
歐洲「血液表觀基因組項目」（BLUEPRINT of Haematopoietic Epigenomes，簡稱BLUEPRINT）產出了與人類複雜疾病相關的82個不同血液細胞的DNA甲基化圖譜。
「DNA元件百科全書」計劃（The Encyclopedia of DNA Elements，簡稱ENCODE）是繼"人類基因組計劃"後又一大型國際合作項目，來自世界各國32個研究機構對206個人類不同的細胞系和組織進行了DNA甲基化水平的測定。
「國際癌症基因組聯盟」（The International Cancer Genome Consortium，簡稱ICGC，旨在從基因組、表觀基因組和轉錄組等多維數據層面研究癌症的發生和發展，ICGC產出了涉及27種常見癌症的9000多個樣本的DNA甲基化數據，
美國癌症基因組圖集（The Cancer Genome Atlas，簡稱TCGA）旨在從基因組、表觀基因組和轉錄組等多維數據層面研究癌症的發生和發展，TCGA產出了涉及34種癌症類型的10000多個樣本的DNA甲基化數據，並且保留了癌症患者詳細的臨床數據資料，為生存分析提供了大量的數據資源。