DNA甲基化是最早发现的表观遗传标记之一，其在真核细胞基因表达调控中起着至关重要的作用。随着DNA甲基化检测技术的不断进步，研究人员发现DNA甲基化具有完全甲基化和半甲基化两种状态，并发现了可以稳定遗传的半甲基化修饰，但目前对于DNA半甲基化是否具有独特的生物学功能这一问题仍有争议，因此仍需对DNA半甲基化进行系统的研究。此外，传统的基于碱基化学转化的甲基化测定技术会对DNA造成较大损伤，因此开发一种更为温和高效的半甲基化测定方法很有必要。

中国科学院北京基因组研究所（国家生物信息中心）徐晨欢团队通过利用特异性识别DNA单链甲基化的限制性内切酶MspJI，开发了一种不依赖于碱基转化的半甲基化测定技术，Mhemi-seq (MspJI-assisted hemi-methylation sequencing)。相较于传统DNA甲基化测定技术，Mhemi-seq主要具有两个优点。一是Mhemi-seq不依赖于碱基转化，避免了对DNA造成损伤，因此可以更高效的对微量DNA中CpG的甲基化状态进行鉴定。另一优势是其可以通过对MspJI酶切位点的分析直接实现对单CpG上半甲基化状态的鉴定。

研究团队将Mhemi-seq应用于淋巴母细胞系GM12878及两种人源胚胎干细胞H1和H9，并建立了这三种细胞的甲基化和半甲基化图谱。Mhemi-seq生成的甲基化图谱与碱基化学转化方法得到的甲基化图谱基本一致，证明其可以准确的捕捉到单CpG分辨率的DNA甲基化状态。通过对Mhemi-seq的结果进行分析，研究团队发现半甲基化CpG可以抑制转录因子CTCF的结合和PCGF1调控的基因表达，并且其抑制程度与完全甲基化较为相似，暗示半甲基化可能足够实现通常DNA甲基化对基因表达的调控作用。此外，利用Mhemi-seq，研究团队还在反转座子Alu原件上发现了一类和Alu 表达相关的特殊DNA半甲基化。

综上所述，Mhemi-seq可以精准高效的鉴定基因组中CpG的甲基化和半甲基化状态，为DNA甲基化研究领域提供了一种新的便捷工具。

该成果以“Uncovering the roles of DNA hemi-methylation in transcriptional regulation using MspJI-assisted hemi-methylation sequencing”为题，于1月24日发表于Nucleic Acids Research 期刊。中国科学院北京基因组研究所（国家生物信息中心）徐晨欢研究员为本文的通讯作者，中国科学院北京基因组研究所（国家生物信息中心）硕士研究生熊雄和特别研究助理（博士后）陈亨野为本文的共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目的资助。

Mhemi-seq实验原理（上）及半甲基化在CTCF结合和PCGF1调控的基因表达中的作用（下）

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