甲基化修饰是什么？
我们都知道，常见的生命遗传编码是由DNA承载的，DNA的双链结构，编码核心就是带有ATGC四种不同碱基的脱氧核糖核酸。而实际上在生物体内很多时候DNA的碱基形式不是单纯的ATGC碱基，其中A和C两种碱基经常会存在一些甲基化修饰的现象，如下图所示：
图1 DNA甲基化转移酶的三种常见甲基化修饰方式[1]
为什么要研究甲基化修饰？
DNA的甲基化修饰会影响到其与配对碱基之间结合的化学动力学过程，进而使基因的转录及表达受到影响。反应到表观层面，细胞不同生长周期下，不同位置的甲基化修饰起到了重要的辅助功能[2,3]。
图2 细菌细胞不同周期的甲基化改变[3]
同时DNA的甲基化修饰对于部分细菌的毒力表现也起着相当重要的作用。某些基因的改变，甚至会影响到全基因组的甲基化水平，进而影响到整个菌株的毒力性状表现[4]。
图3 6个不同菌株的基因差异（A）和不同菌株毒力基因甲基化水平的改变（B)[4]
三代测序如何测得甲基化信息？
三代PacBio平台的测序方法为单分子实时测序（Single Molecule Real Time, SMRT），是基于单分子底物边合成边测序的方法。由于甲基化修饰过的碱基，其同配对碱基结合的化学动力学会有所差异，在底物碱基被甲基化修饰时，检测到的测序信号就会发生改变，如下图所示：
图4 SMRT方法检测甲基化位点图示[5]
从图中可以看到，底物甲基化位点的检测信号会有一个明显的延时。PacBio的测序仪就是通过这个特征，辨认出底物中的甲基化位点的。同时，由于甲基化的信号取决于底物的甲基化特征，所以实际上我们最终获得的不仅有甲基化位点信息，还可以同时得知甲基化具体是发生在基因组的哪条链上。这也为后续的分析提供了更准确的数据基础。
细菌完成图的甲基化修饰分析
有了三代测序这个方便的平台，我们能够在拼接得到完整的细菌基因组同时，还能同时获得两条链上的甲基化修饰信息，具体展示示例如下图：
这也为我们分析研究细菌基因组打开了一扇新的大门，让我们能够多角度对基因组进行解析，更好的对基因组的特定性状进行深入的解读。
参考文献
1 Davis BM, Chao MC, Waldor MK. Entering the era of bacterial epigenomics with single molecule real time DNA sequencing. Current opinion in microbiology. 2013, 16(2), 192-198.
2 Gonzalez D, Kozdon JB, McAdams HH, et al. The functions of DNA methylation by CcrM in Caulobacter crescentus: a global approach. Nucleic acids research. 2014, 42(6), 3720-3735.
3 Kozdon JB, Melfi MD, Luong K, et al. Global methylation state at base-pair resolution of the Caulobacter genome throughout the cell cycle. Proceedings of the National Academy ofSciences. 2013, 110(48), E4658-E4667.
4 Manso AS, Chai MH, Atack JM, et al. A random six-phase switch regulates pneumococcal virulence via global epigenetic changes. Nature communications. 2014, 5.
5 Pacific Biosciences official website: http://www.pacb.com/applications/base_modification/
