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DE19853398C1 - Identification of 5-methylcytosine positions in genomic DNA by chemical modification, amplification and heteroduplex formation - Google Patents

Identification of 5-methylcytosine positions in genomic DNA by chemical modification, amplification and heteroduplex formation

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DE19853398C1
DE19853398C1 DE19853398A DE19853398A DE19853398C1 DE 19853398 C1 DE19853398 C1 DE 19853398C1 DE 19853398 A DE19853398 A DE 19853398A DE 19853398 A DE19853398 A DE 19853398A DE 19853398 C1 DE19853398 C1 DE 19853398C1
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DE
Germany
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dna
positions
methylcytosine
genomic dna
cytosine
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German (de)
Inventor
Kathrin Berlin
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Epigenomics AG
Original Assignee
Epigenomics AG
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Priority to IL14317699A priority patent/IL143176A/en
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Abstract

A method for identifying 5-methylcytosine positions in the genomic DNA of a cell, cell line, tissue or individual is new and comprises: (1) chemically modifying the DNA by a treatment in which cytosine and 5-methylcytosine react differently, so that the cytosine and 5-methylcytosine positions will have different base-pairing properties; (2) amplifying a segment of the DNA by means of a polymerase reaction; (3) treating the same segment from at least one other cell, cell line, tissue or individual or from reference DNA as in (a) and (b); (4) forming heteroduplexes from the amplification products; and (5) detectably marking the heteroduplexes by a reaction specific for noncomplementary base pairs. Independent claims are also included for the following: (1) a kit for carrying out the method, comprising: (a) DNA from at least two maximally different individuals, tissues, cell lines or cells; and (b) reagents for detecting the variable methylation positions; (2) a kit for carrying out the method, comprising: (a) completely methylated and/or demethylated DNA; and (b) reagents for detecting methylated cytosines in any DNA sample.

Description

1. Kurzbeschreibung des Gebiets der Erfindung1. Brief description of the field of the invention

Die genetische Information, die durch vollständige Sequenzierung genomischer DNA als Basenabfolge erhalten wird, beschreibt das Genom einer Zelle nur unvollständig. 5- Methylcytosin-Nucleobasen, die durch reversible Methylierung von DNA in der Zelle entstehen, sind ein epigenetischer Informationsträger und dienen beispielsweise zur Regulation von Promotoren. Der Methylierungszustand eines Genoms repräsentiert den gegenwärtigen Status der Genexpression, ähnlich wie ein mRNA Expressionsmuster. Gegenstand des vorliegenden Patentes ist ein Verfahren zur kostengünstigen und parallelisierbaren Auffindung von epigenetischen Informationsträgern in Form von 5- Methylcytosin-Basen in genomischer DNA.The genetic information obtained by complete sequencing of genomic DNA Base sequence is obtained, the genome of a cell describes only incompletely. 5- Methylcytosine nucleobases by reversible methylation of DNA in the cell arise, are an epigenetic information carrier and serve, for example, for Regulation of promoters. The methylation state of a genome represents that current status of gene expression, similar to an mRNA expression pattern. The subject of the present patent is a method for inexpensive and parallelizable detection of epigenetic information carriers in the form of 5- Methylcytosine bases in genomic DNA.

2. Stand der Technik2. State of the art

5-Methylcytosin ist die häufigste kovalent modifizierte Base in der DNA eukaryotischer Zellen. Sie spielt beispielsweise eine Rolle in der Regulation der Transkription, genomischem Imprinting und in der Tumorgenese. Die Identifizierung von 5-Methylcytosin als Bestandteil genetischer Information ist daher von erheblichem Interesse. 5-Methylcytosin-Positionen können jedoch nicht durch Sequenzierung identifiziert werden, da 5-Methylcytosin das gleiche Basenpaarungsverhalten aufweist wie Cytosin. Unglücklicherweise geht bei einer PCR-Amplifikation die epigenetische Information, die die 5-Methylcytosine tragen, vollständig verloren, und es existiert kein Verfahren diese Information durch einen Amplifikationsschritt zu erhalten.5-methylcytosine is the most common covalently modified base in DNA more eukaryotic Cells. For example, it plays a role in the regulation of transcription, genomic Imprinting and tumorigenesis. Identification of 5-methylcytosine as an ingredient genetic information is therefore of considerable interest. 5-methylcytosine positions cannot be identified by sequencing, however, because 5-methylcytosine has the same base pairing behavior as cytosine. Unfortunately one goes PCR amplification the epigenetic information that the 5-methylcytosines carry completely lost, and there is no procedure for this information by one To obtain the amplification step.

Es sind mehrere Verfahren bekannt, die diese Probleme lösen. Meist wird eine chemische Reaktion oder enzymatische Behandlung der genomischen DNA durchgeführt, infolge derer sich die Cytosin- von den Methylcytosin-Nucleobasen unterscheiden lassen. Eine gängige Methode ist die Umsetzung von genomischer DNA mit Disulfit (auch als Bisulfit oder Pyrosulfit bezeichnet), die nach alkalischer Hydrolyse in zwei Schritten zu einer Umwandlung der Cytosin Basen in Uracil führt (Shapiro, R., Cohen, B., Servis, R. Nature 227, 1047 (1970). 5-Methylcytosin bleibt unter diesen Bedingungen unverändert. Die 5-Methylcytosin bleibt unter diesen Bedingungen unverändert. Die Umwandlung von C in U führt zu einer Veränderung der Basensequenz, aus der sich durch Sequenzierung nun die ursprünglichen 5-Methylcytosine ermitteln lassen (nur diese liefern noch eine Bande in der C- Spur).Several methods are known to solve these problems. Usually a chemical Reaction or enzymatic treatment of the genomic DNA is carried out as a result of which the cytosine can be distinguished from the methyl cytosine nucleobases. A common one The method is the conversion of genomic DNA with disulfite (also as bisulfite or Pyrosulfite), which after alkaline hydrolysis in two steps to one Conversion of the cytosine bases into uracil leads (Shapiro, R., Cohen, B., Servis, R. Nature 227: 1047 (1970). 5-Methylcytosine remains unchanged under these conditions. The  5-Methylcytosine remains unchanged under these conditions. The conversion from C to U leads to a change in the base sequence, which now results from sequencing have the original 5-methylcytosine determined (only these still provide a band in the C- Track).

Eine Übersicht über die weiteren bekannten Möglichkeiten, 5-Methylcytosine nachzuweisen, ist mitsamt der dazugehörigen Literatur dem folgenden Übersichtsartikel zu entnehmen: Rein, T., DePamphilis, M. L., Zorbas, H., Nucleic Acids Res. 26, 2255 (1998).An overview of the other known options for detecting 5-methylcytosine, can be found together with the associated literature in the following review article: Rein, T., DePamphilis, M.L., Zorbas, H., Nucleic Acids Res. 26, 2255 (1998).

In der DD 293 139 A5 wird ein Verfahren zur Charakteri­ sierung bestimmter DNA-Sequenzen beschrieben, bei dem die DNA-Moleküle, deren nichtmethylierte Erkennungsorte durch eine entsprechende Restriktionsendonuklease geschnitten werden sollen, im Reaktionsgemisch mit einer zweiten, un­ methylierten DNA-Species (vor allem Oligonukleotid- Duplexe, die den Erkennungsort enthalten) inkubiert.DD 293 139 A5 describes a method for characterization described certain DNA sequences, in which the DNA molecules whose unmethylated recognition sites by cut an appropriate restriction endonuclease are to be in the reaction mixture with a second, un methylated DNA species (especially oligonucleotide Duplexes containing the recognition site) incubated.

Die WO 97/46705 A1 offenbart ein Verfahren zum Nachweis einer methylierten, CpG enthaltenden Nukleinsäure, wobei man die Nukleinsäure enthaltende Probe mit einem Reagenz in Kontakt bringt, welches unmethyliertes Cytosin modifi­ ziert, die CpG enthaltende Nukleinsäure in der Probe mit­ tels CpG-spezifischen Oligonukleotidprimern amplifiziert, wobei der Oligonukleotikprimer zwischen modifizierten me­ thylierten und nichtmethylierten Nukleinsäuren unter­ scheidet und die methylierten Nukleinsäuren nachweist.WO 97/46705 A1 discloses a method for detection a methylated, CpG-containing nucleic acid, wherein the sample containing nucleic acid with a reagent which unmethylated cytosine modifi adorned with the CpG-containing nucleic acid in the sample amplified using CpG-specific oligonucleotide primers, the oligonucleotide primer between modified me thylated and unmethylated nucleic acids under separates and detects the methylated nucleic acids.

Ferner beschreibt US 5,824,471 A1 ein Verfahren zur Be­ stimmung von Abweichungen zwischen zwei Nukleinsäure­ strängen, wobei eine Vielzahl von Duplexen aus den beiden Strängen oder deren Teile gebildet und diese Duplex mit einer ersten und einer zweiten unterschiedlichen Bakte­ riophagen Resolvase in Kontakt gebracht wird und wobei man dann feststellt, von welcher Bakteriophagen Resolvase die Duplex gespalten wird, wobei hierdurch die Unter­ schiede ermittelt werden.US 5,824,471 A1 also describes a method for loading detection of deviations between two nucleic acids strands, with a variety of duplexes from the two Strands or their parts formed and this duplex with a first and a second different bacts riophage resolvase is contacted and wherein one then determines from which bacteriophage resolvase the duplex is split, thereby the sub differences are determined.

Nicht immer jedoch ist es erforderlich, tatsächlich die gesamte Sequenz eines Gens oder Genabschnitts zu ermitteln, wie dies bei einer Sequenzierung das Ziel ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn wenige 5-Methylcytosin-Positionen innerhalb einer längeren Basensequenz für eine Vielzahl von unterschiedlichen Proben abzutasten sind. Die Sequenzierung liefert hier in großem Umfang redundante Information und ist zudem sehr teuer. Dies ist auch schon dann der Fall, wenn die Sequenz bereits bekannt ist und ausschließlich Methylierungspositionen dargestellt werden sollen. Auch ist es denkbar, daß in einigen Fällen überhaupt nur die Unterschiede im Methylierungsmuster zwischen verschiedenen genomischen DNA-Proben von Interesse sind und daß auf die Ermittlung einer Vielzahl übereinstimmender methylierter Positionen wie auch auf die Sequenzierung verzichtet werden kann. Für die hier angeführten Fragestellungen existiert bislang kein Verfahren, das ohne Sequenzierung jeder einzelnen Probe kostengünstig die gewünschten Ergebnisse liefert.However, it is not always necessary to actually have the entire sequence of a gene or Genetic section to determine how this is the goal in sequencing. This is especially the case when there are few 5-methylcytosine positions within a longer one Base sequence to be scanned for a variety of different samples. The Sequencing provides redundant information on a large scale and is also very good expensive. This is the case even if the sequence is already known and only methylation positions should be shown. It is also conceivable that in In some cases, only the differences in the methylation pattern between different genomic DNA samples are of interest and that to identify one Numerous matching methylated positions as well as sequencing can be dispensed with. So far, there is no answer to the questions listed here Process that inexpensively produces the desired ones without sequencing each individual sample Delivers results.

Sequenzinformation muß auch deshalb immer weniger neu ermittelt werden, weil die Genomprojekte, deren Ziel die vollständige Sequenz verschiedener Organismen ist, zügig voranschreiten. Vom menschlichen Genom sind zwar derzeit erst etwa 5% fertig sequenziert, jedoch kommen jetzt, weil andere Genomprojekte dem Ende zuneigen und dadurch Sequenzierressourcen frei werden, jedes Jahr weitere 5% dazu. Mit der Vervollständigung der Sequenzierung des menschlichen Genoms wird bis zum Jahre 2006 gerechnet.Sequence information also has to be determined less and less because the Genome projects, the goal of which is the complete sequence of different organisms, quickly progress. Only about 5% of the human genome is currently fully sequenced, however, come now because other genome projects are coming to an end and thereby Free sequencing resources, an additional 5% every year. With the completion of the Sequencing of the human genome is expected by 2006.

Matrix-assistierte Laser Desorptions/Ionisations Massenspektrometrie (MALDI) ist eine neue, sehr leistungsfähige Entwicklung für die Analyse von Biomolekülen (Karas, M. and Hillenkamp, F. 1988. Laser desorption ionization of proteins with molecular masses exceeding 10.000 daltons. Anal. Chem. 60: 2299-2301). Ein Analytmolekül wird in eine im UV absorbierende Matrix eingebettet. Durch einen kurzen Laserpuls wird die Matrix ins Vakuum verdampft und der Analyt so unfragmentiert in die Gasphase befördert. Eine angelegte Spannung beschleunigt die Ionen in ein feldfreies Flugrohr. Auf Grund ihrer umgerechnet. Derzeit ist diese Technologie in der Lage im Massenbereich von 1.000 bis 4.000 Da Moleküle mit einer Massendifferenz von 1 Da zu unterscheiden. Durch die natürliche Verteilung von Isotopen sind die meisten Biomoleküle jedoch schon etwa 5 Da breit. Technisch ist diese massenspektrometrische Methode also vorzüglich für die Analyse von Biomolekülen geeignet. Vernünftigerweise müssen zu analysierende Produkte, die unterschieden werden sollen, mindestens 5 Da auseinander liegen. In diesem Massenbereich könnten also 600 Moleküle unterschieden werden. Im Bereich zwischen 4.000 und 100.000 Da wird zwar nicht mehr Isotopenauflösung erzielt, jedoch ist dieser Bereich auch anwendbar. Kürzlich ist der Einsatz eines infrarot (IR) Lasers gekoppelt mit der MALDI Analyse von DNA beschrieben worden (Berkenkamp, S., Kirpkar, F. and Hillenkamp, F. 1998. Infrared MALDI mass spectrometry of large nucleic acids. Science. 281: 260-262). Durch diese Kombination wurde es möglich DNA Fragmente mit einer Größe von bis zu 2.500 Basen zu detektieren.Matrix-assisted laser desorption / ionization mass spectrometry (MALDI) is a new, very powerful development for the analysis of biomolecules (Karas, M. and Hillenkamp, F. 1988. Laser desorption ionization of proteins with molecular masses exceeding 10,000 daltons. Anal. Chem. 60: 2299-2301). An analyte molecule is converted into an im UV absorbing matrix embedded. The matrix is insulated by a short laser pulse Vacuum evaporates and the analyte is thus transported unfragmented into the gas phase. A The applied voltage accelerates the ions into a field-free flight tube. Because of your  converted. This technology is currently capable of a mass range from 1,000 to 4,000 Da to distinguish molecules with a mass difference of 1 Da. Through the However, most biomolecules are already about 5 Da in natural distribution of isotopes wide. Technically, this mass spectrometric method is excellent for analysis of biomolecules. Products that need to be analyzed reasonably need that to be distinguished, at least 5 Da are apart. In this mass range 600 molecules could be differentiated. In the range between 4,000 and 100,000 Although isotope resolution is no longer achieved, this range can also be used. Recently, the use of an infrared (IR) laser is coupled with the MALDI analysis from DNA has been described (Berkenkamp, S., Kirpkar, F. and Hillenkamp, F. 1998. Infrared MALDI mass spectrometry of large nucleic acids. Science. 281: 260-262). Through this Combination made it possible to make DNA fragments up to 2,500 bases in size detect.

Chemical mismatch cleavage ist eine Methode mit welcher kleine Unterschiede zwischen zwei DNA Einzelsträngen aufgezeigt werden können (Cotton, R. G. H., Rodriguez, N. R. and Campbell, R. D. 1988. Reactivity of cytosine and thymine in single-base-pair mismatches with hydroxylamine and osmium tetroxide and its application to the study of mutations. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 85: 4397-4401; Cotton, R. G. H. 1993. Current methods for mutation detection. Mut. Res. 285: 125-144; Saleeba, J. A. and Cotton, R. G. H. 1993. Chemical cleavage of mismatch to detect mutations. Methods in Enzymology. 217: 286-295; Smooker, P. M. and Cotton, R. G. H. 1993. The use of chemical reagents in the detection of DNA mutations. Mutations Res. 288: 65-77). Die chemische Reaktivität von C und T gegenüber Osmiumtetroxid und von C gegenüber Hydroxylamin ist erhöht, wenn diese nicht mit ihren jeweiligen komplementären Basen gepaart sind. Durch die anschließende Behandlung mit Piperidin wird der Nukleinsäurestrang an der modifizierten Position gebrochen.Chemical mismatch cleavage is a method by which small differences between two DNA single strands can be shown (Cotton, R.G.H., Rodriguez, N.R. and Campbell, R. D. 1988. Reactivity of cytosine and thymine in single-base-pair mismatches with hydroxylamine and osmium tetroxide and its application to the study of mutations. Proc. Natl. Acad. Sci. UNITED STATES. 85: 4397-4401; Cotton, R.G.H. 1993. Current methods for mutation detection. Courage. Res. 285: 125-144; Saleeba, J.A. and Cotton, R.G.H. 1993. Chemical cleavage of mismatch to detect mutations. Methods in Enzymology. 217: 286-295; Smooker, P.M. and Cotton, R.G.H. 1993. The use of chemical reagents in the detection of DNA mutations. Mutations Res. 288: 65-77). The chemical reactivity of C and T towards Osmium tetroxide and of C versus hydroxylamine is increased when not with theirs respective complementary bases are paired. Through the subsequent treatment with Piperidine breaks the strand of nucleic acid at the modified position.

Eine weitere Möglichkeit nicht komplementäre Basenpaare in Heteroduplex DNA aufzuzeigen, besteht im Einsatz von Enzymen wie MutS, die an nicht komplementäre Basenpaare binden (Smith, J. und Modrich, P. 1996. Mutation detection with MutH, MutL and MutS mismatch repair proteins. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 4374-4379; Parsons, B. L. und Heflich, R. H. 1997. Evaluation of MutS as a tool for direct measurement of point mutations in genomic DNA. Mut. Res. 374: 277-285).Another possibility of non-complementary base pairs in heteroduplex DNA To show is to use enzymes like MutS that are not complementary Bind base pairs (Smith, J. and Modrich, P. 1996. Mutation detection with MutH, MutL and MutS mismatch repair proteins. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93: 4374-4379; Parsons, B.L. and Heflich, R.H. 1997. Evaluation of MutS as a tool for direct measurement of point mutations in genomic DNA. Courage. Res. 374: 277-285).

3. Aufgabenstellung3. Task

Derzeit fehlt ein schnelles, kostengünstiges und automatisierbares Verfahren zur Auffindung von methylierten Cytosinen in genomischer DNA. Ein solches Verfahren ist aber von großem Interesse, da unterschiedliche Methylierungsmuster auf vielfältige Weise zur Charakterisierung von Zelltypen und damit zur Diagnose und Klassifizierung von Krankheiten (wie beispielsweise Tumoren) herangezogen werden können als auch zum Beispiel für Studien der Zelldifferenzierung genutzt werden könnten. There is currently no fast, inexpensive and automatable method of finding of methylated cytosines in genomic DNA. Such a procedure is of great importance Interest, because different methylation patterns in various ways Characterization of cell types and thus for the diagnosis and classification of Diseases (such as tumors) can be used as well Example of studies of cell differentiation could be used.  

4. Beschreibung4. Description

Das Verfahren dient zur Identifikation von 5-Methylcytosin-Positionen in genomischer DNA, die unterschiedlichsten Ursprungs sein kann. Die genomische DNA wird zunächst chemisch so behandelt, daß sich ein Unterschied in der Reaktion der Cytosin-Basen zu den 5- Methylcytosin-Basen ergibt. Mögliche Reagenzien sind hier z. B. Disulfit (auch als Bisulfit oder Pyrosulfit bezeichnet), Hydrazin und Permanganat. In einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird die genomische DNA mit Disulfit in Gegenwart von Hydrochinon oder Hydrochinonderivaten behandelt, wobei selektiv nach anschließender alkalischer Hydrolyse die Cytosin-Basen in Uracil umgewandelt werden. 5-Methylcytosin bleibt unter diesen Bedingungen unverändert. Nach einem Aufreinigungsprozeß, der der Abtrennung des überschüssigen Disulfits dient, wird nun ein bestimmter Abschnitt der vorbehandelten genomischen DNA in einer Polymerasereaktion amplifiziert. In einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird hier die Polymerasekettenreaktion eingesetzt. Anschließend wird derselbe Abschnitt einer anderen genomischen DNA-Probe gleichermaßen amplifiziert. Die beiden Amplifikate werden zusammengegeben, wodurch sich partiell Heteroduplexes ausbilden. In einer bevorzugten Variante des Verfahrens erfolgt dies derart, daß einer der PCR-Primer eine zur Immobilisierung geeignete Funktion trägt und daß nur ein Strang aus dem Amplifikat der ersten Probe immobilisiert wird und anschließend eine Hybridisation mit dem Amplifikat der zweiten Probe erfolgt. In einer weiteren bevorzugten Variante wird eine Vielzahl unterschiedlicher Amplifikate desselben Nukleinsäure-Abschnittes auf diese Art und Weise gegen den immobilisierten Einzelstrang aus dem Amplifikat der ersten Probe hybridisiert, welches auf viele Wells einer Mikrotiterplatte verteilt wurde. In jedem Well kann nun ein Hybridisationsexperiment durchgeführt werden.The method is used to identify 5-methylcytosine positions in genomic DNA, can be of various origins. The genomic DNA first becomes chemical treated so that there is a difference in the reaction of the cytosine bases to the 5- Methylcytosine bases results. Possible reagents are e.g. B. disulfite (also called bisulfite or pyrosulfite), hydrazine and permanganate. In a preferred variant of the The genomic DNA is disulfite-treated in the presence of hydroquinone or Hydroquinone derivatives treated, selectively after subsequent alkaline hydrolysis the cytosine bases are converted to uracil. 5-methylcytosine remains among these Conditions unchanged. After a purification process, the separation of the excess disulfite is used, a certain section of the pretreated is now amplified genomic DNA in a polymerase reaction. In a preferred variant of the process, the polymerase chain reaction is used here. Then will the same section of another genomic DNA sample is equally amplified. The the two amplificates are combined, resulting in partial heteroduplexes form. In a preferred variant of the method, this is done in such a way that one of the PCR primer has a function suitable for immobilization and that only one strand the amplificate of the first sample is immobilized and then a hybridization with the amplificate of the second sample. In a further preferred variant, a Many different amplificates of the same nucleic acid section in this way and Way against the immobilized single strand from the amplificate of the first sample hybridized, which was distributed over many wells of a microtiter plate. In every well can a hybridization experiment can now be carried out.

Nach der Hybridisation wird ein Verfahren durchgeführt, das an den Positionen, in denen eine Basenfehlpaarung in der Heteroduplex auftritt, eine nachweisbare Markierung hinterläßt. In einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird dies durch Chemical Mismatch Cleavage durchgeführt, das an den Positionen, an denen eine Basenfehlpaarung auftritt, zu einem Rückgratbruch führt. Die dadurch erhaltenen Fragmente lassen sich durch ein beliebiges Verfahren, das die Größe von DNA-Fragmenten aufzeigen kann, analysieren. Ein solches Verfahren sollte idealerweise Rückschlüsse auf jede Position in dem amplifizierten Nukleinsäureabschnitt der Probe erlauben, an denen eine Basenfehlpaarung in der Heteroduplex auftrat. Basenfehlpaarungen in der Heteroduplex sind insbesondere dann vorhanden, wenn in der DNA aus einer Probe an dieser Position Cytosin vorhanden war, das in Uracil umgewandelt wurde, in der anderen jedoch 5-Methylcytosin, das bei der chemischen Vorbehandlung unverändert blieb. Das Verfahren kann sowohl für den Vergleich zweier oder mehrerer genomischer DNA Proben genutzt werden, in diesem Fall liefert die Analyse der Fragmente nur die Unterschiede im Methylierungsmuster zwischen den beiden Proben im jeweiligen amplifizierten Nukleinsäure Abschnitt. Es ist aber auch möglich, eine vollständig enzymatisch am C methylierte oder demethylierte DNA als Referenz einzusetzen. In diesem Fall liefert die Analyse der Fragmente alle 5-Methylcytosin-Positionen im jeweiligen amplifizierten Nukleinsäure Abschnitt.After hybridization, a procedure is carried out at the positions in which a Base mismatch in which heteroduplex occurs, leaving a detectable mark. In A preferred variant of the method is chemical mismatch cleavage performed at the positions where base mismatch occurs Backbone fracture leads. The fragments thus obtained can be any Analyze methods that can reveal the size of DNA fragments. Such one Ideally, the method should draw conclusions about each position in the amplified Allow nucleic acid portion of the sample where there is a base mismatch in the Heteroduplex occurred. Base mismatches in the heteroduplex are especially then present if cytosine was present in the DNA from a sample at that position  was converted into uracil, but in the other 5-methylcytosine, which is used in chemical Pretreatment remained unchanged. The method can be used to compare two or two several genomic DNA samples are used, in this case the analysis of the Fragments only the differences in the methylation pattern between the two samples in the respective amplified nucleic acid section. But it is also possible to complete one to use enzymatically methylated or demethylated C as a reference. In this The analysis of the fragments provides all 5-methylcytosine positions in the respective case amplified nucleic acid section.

In einer besonders bevorzugten Variante des Verfahren wird Massenspektrometrie für die Fragmentanalyse eingesetzt. Die Fragmente können nach vorheriger Aufreinigung im MALDI-Massenspektrometer analysiert werden. Alternativ können die Lösungen mit Electrospray Ionisations Massenspektrometrie (ESI) analysiert werden. Je nach Leistungsfähigkeit der Methode und des eingesetzten Instrumentes kann es erforderlich sein, den betreffenden Nukleinsäureabschnitt in mehreren Teilschritten zu untersuchen, indem in mehreren PCRs ein Primer schrittweise neu positioniert wird und sich damit unterschiedliche Teilamplifikate ergeben ("Primer Walking").In a particularly preferred variant of the method, mass spectrometry for the Fragment analysis used. The fragments can be cleaned in the MALDI mass spectrometers can be analyzed. Alternatively you can use the solutions Electrospray ionization mass spectrometry (ESI) can be analyzed. Depending on The performance of the method and the instrument used may require to examine the nucleic acid section in question in several substeps by: several PCRs, a primer is gradually repositioned and thus different Partial certificates result ("primer walking").

In einer Variante des Verfahrens können die Basenfehlpaarungen - alternativ zur Analyse von Fragmenten nach einer Rückgratspaltung in der Heteroduplex - auch durch ein Enzym nachgewiesen werden, das mit einem nicht komplementären Basenpaar einen Komplex bildet. In einer bevorzugten Variante ist dieses Enzym MutS, das eine Markierung, z. B. eine Fluoreszenz-, Chemiluminiszenz- oder Massenmarkierung, trägt.In a variant of the method, the base mismatches - as an alternative to the analysis of Fragments after a backbone cleavage in the heteroduplex - also by an enzyme can be detected, which forms a complex with a non-complementary base pair. In a preferred variant, this enzyme is MutS, which is a label, e.g. Legs Fluorescence, chemiluminescent or mass marking.

In einer weiteren Variante des Verfahrens wird das Vorhandensein von Basenfehlpaarung, das heißt in diesem Fall auch von relevanter Information in dem amplifizierten Nukleinsäure Abschnitt, durch eine Fluoreszenz- oder Chemiluminiszenzmarkierung nachgewiesen. In einer bevorzugten Variante des Verfahrens wird ein immobilisierter DNA Strang aus dem Amplifikat der Probe 1 an dem nicht zur Immobilisierung dienenden Ende mit einer Fluoreszenzmarkierung versehen. Mit dem Amplifikat der Probe 2 werden Heteroduplexes gebildet, die einem Chemical Mismatch Cleavage unterworfen werden. Findet eine Rückgratspaltung am immobilisierten Strang statt, so verschwindet nach einem denaturierenden Waschschritt die Fluoreszenzmarkierung, wird der Strang nicht gespalten, so bleibt die Markierung erhalten. Nur die Amplifikate, die gespalten wurden, werden nachfolgend massenspektrometrisch näher untersucht.In a further variant of the method, the presence of base mismatch, that is to say in this case also of relevant information in the amplified nucleic acid section, is detected by a fluorescent or chemiluminescent label. In a preferred variant of the method, an immobilized DNA strand from the amplificate of sample 1 is provided with a fluorescent label at the end not used for immobilization. Heteroduplexes are formed with the amplificate of sample 2 and are subjected to a chemical mismatch cleavage. If there is a backbone cleavage on the immobilized strand, the fluorescent label disappears after a denaturing washing step, if the strand is not cleaved, the label is retained. Only the amplificates that have been cleaved are subsequently examined in more detail by mass spectrometry.

5. Beispiele5. Examples 5.1. Verfahren zur Auffindung aller methylierten Cytosin-Positionen5.1. Procedure for finding all methylated cytosine positions

Die zu untersuchende genomische DNA stammend aus einer Zellinie oder möglichst nur einer Zelle wird auf zwei Reaktionsgefäße aufgeteilt und die eine Hälfte enzymatisch entweder vollständig am Cytosin methyliert oder demethyliert. Das Enzym wird thermisch inaktiviert und anschließend werden beide Teile wieder zusammengegeben und mit Disulfit und nachfolgend Alkali behandelt. Nach einer Aufreinigung wird mittels PCR amplifiziert.The genomic DNA to be examined comes from a cell line or, if possible, only one The cell is divided into two reaction vessels and one half enzymatically either completely methylated or demethylated on cytosine. The enzyme is thermally inactivated and then both parts are put together again and with disulfite and subsequently treated with alkali. After purification, it is amplified by means of PCR.

Das nun durchgeführte chemical mismatch cleavage, das für C Mismatches spezifisch ist, führt zu einer Spaltung an den Positionen einer jeweiligen Heteroduplex, an denen ein ursprünglich methyliertes C vorgelegen hat, falls einer vollständigen Demethylierung der einen Hälfte der genomischen Probe durchgeführt wurde. Umgekehrt erfolgt eine Spaltung an allen ursprünglich nicht methylierten Positionen, falls eine vollständige Methylierung der einen Hälfte der genomischen Probe zuvor durchgeführt wurde. Zur Sicherheit können auch sowohl Methylierung als auch Demethylierung als Referenz durchgeführt werden, in diesem Fall müssen diese jedoch in zwei PCRs getrennt eingesetzt werden.The chemical mismatch cleavage now carried out, which is specific for C mismatches, leads to a cleavage at the positions of a respective heteroduplex at which one originally methylated C was present in the event of complete demethylation of the half of the genomic sample was performed. Conversely, there is a split all originally non-methylated positions if complete methylation of the half of the genomic sample was previously performed. For security, too Both methylation and demethylation are carried out in this reference In this case, however, these must be used separately in two PCRs.

Variante 1: Das obige Verfahren wird so durchgeführt, das in der PCR ein Primer eingesetzt wird, der so funktionalisiert ist, daß nach der PCR eine einfache und spezifische Immobilisierung ermöglicht wird. Die Immobilisierung erfolgt an beads oder an der Oberfläche einer Mikrotiterplatte. Dies erlaubt die einfache Abtrennung von Bestandteilen der Polymerase- und mismatch cleavage Reaktionen. Nach der chemical mismatch cleavage Reaktion wird die Duplex thermisch denaturiert und die Lösung abpipettiert. Die DNA- Fragmente werden aus dieser Lösung auf ein reversed phase Material aufgebracht und gereinigt.Variant 1: The above procedure is carried out using a primer in the PCR is functionalized so that a simple and specific after the PCR Immobilization is made possible. Immobilization takes place on beads or on the Surface of a microtiter plate. This allows the simple separation of components of the Polymerase and mismatch cleavage reactions. After chemical mismatch cleavage The duplex is thermally denatured and the solution is pipetted off. The DNA Fragments are applied from this solution to a reversed phase material and cleaned.

Im Massenspektrometer ergeben die Fragmente eine "Leiter" von Peaks, die auf die methylierten Positionen schließen läßt. Es fallen aufgrund der symmetrischen Methylierung an CpG Positionen theoretisch immer zwei Peaks je CpG an, die jeweils vom sense und vom antisense-Strang stammen.In the mass spectrometer, the fragments give a "ladder" of peaks that point to the methylated positions can be closed. It falls due to the symmetrical methylation at CpG positions theoretically always two peaks per CpG, each from the sense and from the antisense strand.

Variante 2: Die Reaktionen werden in Lösung durchgeführt und eine Aufreinigung nach den einzelnen Reaktionsschritten erfolgt, wenn notwendig, jeweils über ein reversed phase Material.Variant 2: The reactions are carried out in solution and a purification after If necessary, individual reaction steps take place in each case via a reversed phase Material.

Variante 3: Mehrere Individuen oder Zelltypen werden parallel untersucht. Eine Referenz- DNA wird vollständig demethyliert und anschließend mit Disulfit behandelt. Sie wird nach Aufreinigung mittels PCR amplifiziert. Dabei wird wiederum ein Primer verwendet, der eine zur Immobilisierung geeignete Funktion trägt. Die Lösung wird auf die wells einer Mikrotiterplatte verteilt und immobilisiert. Dann erfolgt eine Hybridisierung gegen die PCR- Produkte aus ebenfalls mit Disulfit behandelten Proben, jeweils eine je Well (siehe auch ausführliches Beispiel mit 97 Individuen).Variant 3: Several individuals or cell types are examined in parallel. A reference DNA is completely demethylated and then treated with disulfite. It will follow  Purification amplified by PCR. Again, a primer is used, the one function suitable for immobilization. The solution is on the wells one Microplate distributed and immobilized. Then hybridization takes place against the PCR Products from samples also treated with disulfite, one for each well (see also detailed example with 97 individuals).

Variante 4: In dem Fall, daß das Massenspektrometer den Meßbereich nicht abdecken kann, der für die Analyse des gesamten PCR-Produktes auf Methylierungen erforderlich wäre, kann der Bereich von Interesse auch schrittweise abgetastet werden, indem mehrere PCRs durchgeführt werden und jeweils einer der Primer um den jeweiligen Meßbereich des Massenspektrometers näher an den anderen herangesetzt wird. Damit wird beispielsweise immer nur der Bereich erfaßt, der zwischen dem zu verschiebenden Primer der jeweiligen und der nächsten PCR liegt. Das Verfahren ist mit den anderen Varianten kombinierbar.Variant 4: In the event that the mass spectrometer cannot cover the measuring range, that would be required for the analysis of the entire PCR product for methylations The area of interest can also be gradually scanned by multiple PCRs be carried out and one of the primers around the respective measuring range of the Mass spectrometer is closer to the others. For example only covers the area between the primer to be shifted and the next PCR. The process can be combined with the other variants.

5.2. Verfahren zur Auffindung von Positionen mit variabler Cytosin-Methylierung5.2. Method for finding positions with variable cytosine methylation

DNA verschiedener Individuen oder Zellinien wird gepoolt und wie oben beschrieben eine Behandlung mit Disulfit durchgeführt. Nach alkalischer Hydrolyse der Bisulfit-Addukte und Aufreinigung der Produkt-DNA wird diese mittels PCR amplifiziert. Anschließend wird erneut aufgereinigt und das PCR-Produkt nach einigen Minuten Reannealing bei 25°C mit OsO4 an den Positionen mit einem C Mismatch gespalten (chemical mismatch cleavage). Ein Mismatch C gegen A tritt immer dann auf, wenn vor der Bisulfit-Behandlung nur in einigen Individuen dort ein methyliertes Cytosin vorhanden war. Gleichsam werden bei diesem Prozeß auch etwaige SNPs (single nucleotide polymorphisms) zur Spaltung der DNA führen. Diese müssen von den aufzufindenden Methylierungspositionen unterschieden werden, was durch das oben beschriebene Verfahren zur Auffindung aller methylierten Cytosine gewährleistet ist.DNA from different individuals or cell lines is pooled and treatment with disulfite is carried out as described above. After alkaline hydrolysis of the bisulfite adducts and purification of the product DNA, this is amplified by means of PCR. It is then purified again and, after a few minutes of reannealing at 25 ° C., the PCR product is cleaved with OsO 4 at the positions using a C mismatch (chemical mismatch cleavage). A mismatch C against A occurs whenever a methylated cytosine was only present in a few individuals before the bisulfite treatment. At the same time, any SNPs (single nucleotide polymorphisms) will lead to the cleavage of the DNA in this process. These must be differentiated from the methylation positions to be found, which is ensured by the method described above for finding all methylated cytosines.

Die Produkt DNA wird nun massenspektrometrisch wie oben beschrieben untersucht. Wenn das anfangs generierte PCR-Produkt eine größere Länge aufweist als mit der zur Verfügung stehenden Technologie seitens der Massenspektrometrie nachzuweisen ist, so ist es möglich, daß die durch das chemical mismatch cleavage produzierten Fragmente nicht nachweisbar sind. Um dies zu umgehen, können mehrere PCRs iterativ durchgeführt werden, das heißt das ein Primer immer konstant gehalten wird, während der andere Primer immer in mehreren Schritten jeweils um die Nachweisgrenze des Massenspektrometers näher an dem anderen Primer positioniert wird (Primer walking).The product DNA is now examined by mass spectrometry as described above. If the initially generated PCR product has a greater length than that available existing technology can be demonstrated by mass spectrometry, it is possible that the fragments produced by the chemical mismatch cleavage are undetectable are. To avoid this, several PCRs can be performed iteratively, that is one primer is always kept constant, while the other primer is always in several  Steps each closer to the other by the detection limit of the mass spectrometer Primer is positioned (primer walking).

5.3. Verfahren mit 97 Individuen5.3. Procedure with 97 individuals

Ein genomischer Abschnitt eines Individuums (Referenzindividuum) wird mit Disulfit behandelt und damit die Cytosine nach anschließender alkalischer Hydrolyse des Bisulfitadduktes in Uracile umgewandelt. Die Methylcytosine bleiben bei dieser Reaktionsfolge unangetastet. Das Produkt wird aufgereinigt und mittels PCR amplifiziert. Einer der PCR-Primer ist am 5'Ende mit einer chemischen Modifikation versehen, die zur Immobilisierung dient. Das Produkt dieser PCR wird in die 96 Kammern einer Mikrotiterplatte gegeben und die Bindung der PCR Produkte mit der Oberfläche induziert. Da nur ein Primer mit der chemischen Modifikation für die Bindung versehen ist, bindet nur ein DNA Strang an die Oberfläche. Die Platte wird gewaschen um Reagenzien der Bindungschemie und die komplementären Stränge zu beseitigen. Somit ist die Platte mit dem Referenz-DNA-Stück vorbereitet. Der gleiche genomische Abschnitt wird in jedem der 96 anderen Individuen analog mit Disulfit behandelt und anschließend amplifiziert. Für diese PCR werden je zwei normale, unmodifizierte Primer der gleichen Sequenz wie für das Referenzindividuum verwendet. Die 96 PCR Produkte werden in die 96 Wells der vorbereiteten Platte gegeben. Durch Aufheizen und langsames Abkühlen werden die komplementären Stränge der 96 Individuen an die Referenz DNA hybridisiert (Bildung der Heteroduplex). Die 96 Individuen und Reagenzien vorheriger Reaktionen zu beseitigen. Eine OsO4-Lösung wird in jedes der 96 Wells zugegeben, inkubiert und anschließend mit Piperidin ein Rückgratbruch in einer Heteroduplex mit einem nicht komplementären Basenpaar, von der eine Base C ist, induziert. Dies ist immer dann der Fall, wenn nur in einem Strang der Heteroduplex, das heißt in einem der Individuen, ein Methylcytosin anstelle eines Cytosins vorgelegen hat. In diesem Fall wurde nur das Cytosin des einen Individuums vor der PCR in ein Uracil überführt, wodurch sich in der Heteroduplex mit dem Gegenstrang eines anderen Individuums ein Mismatch ergibt. Der Assay ergibt also nicht direkt alle methylierten Cytosine eines genomischen Abschnittes, sondern nur diejenigen, die zwischen unterschiedlichen Individuen, Geweben, Zellinien oder einzelnen Zellen variabel sind. Die Heteroduplex wird durch Aufheizen aufgeschmolzen und die Lösung in ein Massenspektrometer überführt. A genomic section of an individual (reference individual) is treated with disulfite and thus the cytosines are converted into uraciles after subsequent alkaline hydrolysis of the bisulfite adduct. The methyl cytosines remain untouched in this reaction sequence. The product is purified and amplified using PCR. One of the PCR primers is provided at the 5 'end with a chemical modification that is used for immobilization. The product of this PCR is placed in the 96 chambers of a microtiter plate and the binding of the PCR products to the surface is induced. Since only one primer is provided with the chemical modification for the binding, only one DNA strand binds to the surface. The plate is washed to remove binding chemistry reagents and complementary strands. The plate with the reference DNA piece is now prepared. The same genomic section is treated analogously with disulfite in each of the 96 other individuals and then amplified. Two normal, unmodified primers of the same sequence as for the reference individual are used for this PCR. The 96 PCR products are placed in the 96 wells of the prepared plate. The complementary strands of the 96 individuals are hybridized to the reference DNA by heating and slow cooling (formation of the heteroduplex). Eliminate the 96 individuals and reagents from previous reactions. An OsO 4 solution is added to each of the 96 wells, incubated, and then a backbone break is induced with piperidine in a heteroduplex with a non-complementary base pair, one of which is base C. This is always the case if the heteroduplex, that is to say in one of the individuals, has only one strand of methyl cytosine instead of one cytosine. In this case, only the cytosine of one individual was converted into an uracil before the PCR, which results in a mismatch in the heteroduplex with the counter strand of another individual. The assay therefore does not directly yield all methylated cytosines of a genomic section, but only those that are variable between different individuals, tissues, cell lines or individual cells. The heteroduplex is melted by heating and the solution is transferred to a mass spectrometer.

5.4. Überführen der Lösung ins Massenspektrometer5.4. Transfer the solution to the mass spectrometer

Eine gute Variante ist die Lösung nach dem Schmelzen der Heteroduplex in eine Pipettenspitze aufzunehmen, die mit einem reversed phase Material bestückt ist. Die DNA Produkte binden daran, indem sie hydrophobe Wechselwirkungen über ihre Trialkylammonium-Gegenionen ausbilden und können so in mehreren Waschschritten von Reagenzien der chemical mismatch cleavage gereinigt werden. Mit 30% Acetonitril können die DNA Produkte wieder vom reverse-phase Material gelöst werden. Es bietet sich dabei an, die Produkte direkt auf eine vorbereitete Matrix auf einem MALDI Target zu geben. Nach dem Eintrocknen wird das Target ins Massenspektrometer eingeführt und die Produkte analysiert.A good variant is the solution after melting the heteroduplex into one Pick up pipette tip, which is equipped with a reversed phase material. The DNA Products bind to it by interfering with their hydrophobic interactions Trialkylammonium counterions form and can thus in several washing steps of Chemical mismatch cleavage reagents are cleaned. With 30% acetonitrile the DNA products are released from the reverse phase material. It is a good idea to transfer the products directly to a prepared matrix on a MALDI target. To After drying, the target is introduced into the mass spectrometer and the products analyzed.

5.5. Vorselektion mittels Fluoreszenzmarkierung von für die Methylierungsdetektion relevanten Genabschnitten5.5. Preselection using fluorescent labeling for methylation detection relevant gene segments

Die zu untersuchende genomische DNA wird nach der wie oben beschriebenen Bisulfit Reaktion mit nachfolgender PCR Amplifikation, bei der wiederum einer der Primer eine zur nachfolgenden Immobilisierung dienliche Funktion trägt, an Beads oder einer entsprechend beschichteten Mikrotiterplatte immobilisiert. Vollständig demethylierte DNA, wie die Proben-DNA behandelt, wird als Referenz DNA verwendet und bildet mit der immobilisierten Proben-DNA eine Heteroduplex. Dann wird enzymatisch, beispielsweise mit terminal transferase, an die 3'-Enden des Produktes eine einzelne fluoreszenzmarkierte Base angehängt. Die nachfolgend durchgeführte "Chemical Mismatch Cleavage" Reaktion führt in dem Fall, das sich ein C/A Mismatch in dem Produkt befindet, zu einer Spaltung des immobilisierten Stranges, so daß nach der thermischen Dehybridisierung alle Fluoreszenzmarkierungen im nachfolgenden Waschschritt entfernt werden. War also eine Methylierung innerhalb des Amplifikates vorhanden, so tritt keine Fluoreszenz in der Mikrotiterplatte oder am bead mehr auf. Diese bleibt nur dann erhalten, wenn kein Mismatch vorliegt und damit keine 5-Methylcytosine im fraglichen Genabschnitt vorhanden sind. Bei dem Verfahren ist zu berücksichtigen, daß z. B. SNPs ein falsch positives Signal ergeben können.The genomic DNA to be examined is named after the bisulfite as described above Reaction with subsequent PCR amplification, in which one of the primers is used for subsequent immobilization function, on beads or a corresponding coated microtiter plate immobilized. Fully demethylated DNA like that Sample DNA treated, is used as reference DNA and forms with the immobilized sample DNA a heteroduplex. Then enzymatic, for example with terminal transferase, a single fluorescence-labeled base at the 3 'ends of the product attached. The "Chemical Mismatch Cleavage" reaction carried out below leads to in the event that there is a C / A mismatch in the product, to split the immobilized strand so that after thermal dehybridization all Fluorescence markings are removed in the subsequent washing step. So it was If methylation is present within the amplificate, no fluorescence occurs in the Microtiter plate or on the bead more. This is only retained if there is no mismatch is present and there are therefore no 5-methylcytosines in the gene segment in question. At the procedure must be considered that z. B. SNPs give a false positive signal can.

Sinngemäß kann dieses Verfahren auch zur einfachen, fluoreszenzbasierten Detektion von 5- Methylcytosinen in kleinen Genabschnitten, z. B. Promotoren genutzt werden. Es kann aber nur die Aussage getroffen werden, ob in der fraglichen Region Methylierungen vorliegen oder nicht, nicht aber wieviele und an welchen Positionen. Dem steht allerdings ein relativ geringer experimenteller Aufwand und eine gute Parallelisierbarkeit entgegen.This method can also be used for simple, fluorescence-based detection of 5- Methylcytosines in small gene segments, e.g. B. promoters can be used. But it can only the statement can be made as to whether there are methylations in the region in question or  not, but not how many and at what positions. However, this is a relatively small one experimental effort and a good parallelizability.

Bei den als relevant klassifizierten Genabschnitten kann dann analog einem der oben angeführten Beispiele die genaue Position den Methylcytosine durch Massenspektrometrie ermittelt werden.In the gene segments classified as relevant, one of the above can then be analogously Examples given the exact position of the methylcytosine by mass spectrometry be determined.

5.6. Vorselektion von Heteroduplexes mit Mismatches5.6. Preselection of heteroduplexes with mismatches

Die in einer Mikrotiterplatte immobilisierten Heteroduplexes werden zunächst mit einer Lösung von MutS, an welches ein fluoreszenter Farbstoff gebunden ist, zusammengebracht. Nur die Gefäße, in denen sich MutS an Basenfehlpaarungspositionen angelagert hat, was sich dadurch zeigt, daß nach mehreren Waschschritten immer noch die Fluoreszenz detektierbar ist, werden nachfolgend dem chemical mismatch cleavage unterworfen und im Massenspektrometer analysiert. Dadurch wird Zeit im Massenspektrometer und die Kosten für die Aufreinigung gespart, indem die Analyse von Proben ohne nachweisbare epigenetische Information vermieden wird.The heteroduplexes immobilized in a microtiter plate are first of all with a MutS solution to which a fluorescent dye is bound. Only the vessels in which MutS has accumulated at base mismatch positions, which is shows that after several washing steps the fluorescence is still detectable, are subsequently subjected to chemical mismatch cleavage and in Mass spectrometer analyzed. This saves time in the mass spectrometer and the cost saved for purification by analyzing samples with no detectable epigenetic information is avoided.

Claims (29)

1. Verfahren zur Identifikation von 5-Methylcytosin-Positionen in genomischer DNA dadurch gekennzeichnet, daß folgende Verfahrensschritte ausgeführt werden:
  • a) die genomische DNA einer Zelle, einer Zellinie, eines Gewebes oder eines Individuums wird chemisch so behandelt, daß Cytosin und 5-Methylcytosin unterschiedlich reagieren und sich in der Duplex ein unterschiedliches Basenpaarungsverhalten der beiden Produkte ergibt,
  • b) derselbe Nukleinsäure Abschnitt mittels einer Polymerasereaktion amplifiziert wird,
  • c) der gleiche Nukleinsäure Abschnitt mindestens einer weiteren Zelle, Zellinie, Gewebes oder Individuums oder einer beliebigen Referenz-DNA entsprechend den Punkten a) und b) behandelt wird,
  • d) aus den mindestens zwei Amplifikaten der Punkte b) und c) Heteroduplexes gebildet werden,
  • e) durch eine Reaktion, die spezifisch ist für nicht komplementäre Basenpaare, eine aufzeigbare Markierung in die Heteroduplex eingeführt wird.
1. A method for identifying 5-methylcytosine positions in genomic DNA, characterized in that the following method steps are carried out:
  • a) the genomic DNA of a cell, a cell line, a tissue or an individual is chemically treated in such a way that cytosine and 5-methylcytosine react differently and the duplex results in a different base pairing behavior of the two products,
  • b) the same nucleic acid section is amplified by means of a polymerase reaction,
  • c) the same nucleic acid section of at least one further cell, cell line, tissue or individual or any reference DNA is treated in accordance with points a) and b),
  • d) heteroduplexes are formed from the at least two amplificates of points b) and c),
  • e) by means of a reaction which is specific for non-complementary base pairs, an identifiable label is introduced into the heteroduplex.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Identifikation von Unterschieden im Cytosin-Methylierungsmuster zwischen verschiedenen Zellen, Zellinien, Geweben und Individuen angewendet wird und nur Positionen aufzeigt, in denen die Cytosin- Methylierung zwischen unterschiedlichen Zellen, Zellinien, Geweben oder Individuen variabel ist.2. The method according to claim 1, characterized in that it for the identification of Differences in the cytosine methylation pattern between different cells, cell lines, Tissues and individuals is applied and only shows positions in which the cytosine Methylation between different cells, cell lines, tissues or individuals is variable. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2 dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt a) des Anspruchs 1. ein Disulfit (Bisulfit, Pyrosulfit) als Reagenz zur selektiven Umwandlung von Cytosin in Uracil eingesetzt wird, wobei 5-Methylcytosin unverändert bleibt.3. The method according to claims 1 to 2, characterized in that in step a) of Claim 1. a disulfite (bisulfite, pyrosulfite) as a reagent for the selective conversion of Cytosine is used in uracil, whereby 5-methylcytosine remains unchanged. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß genomische DNA mehrerer Individuen, Gewebe, Zellinien oder Zellen in Schritt b) des Anspruchs 1 gemeinsam amplifiziert werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that genomic DNA of several individuals, tissues, cell lines or cells in step b) of claim 1 are amplified together. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß genomische DNA mehrerer Individuen, Gewebe, Zellinien oder Zellen separat amplifiziert werden und anschließend gemeinsam nach Punkt e) des Anspruchs 1. behandelt werden. 5. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that genomic DNA of several individuals, tissues, cell lines or cells are amplified separately and then treated together according to point e) of claim 1.   6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch Bildung von Heteroduplexes aus der DNA verschiedener Individuen, Gewebe, Zellinien oder Zellen an den Positionen Basenfehlpaarungen auftreten, an denen in der genomischen DNA ein 5- Methylcytosin lokalisiert war.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that by education of heteroduplexes from the DNA of various individuals, tissues, cell lines or cells base mismatches occur at the positions where a 5- in the genomic DNA Methylcytosine was localized. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Punkt d) durch Bildung von Heteroduplexes mit einer vollständig methylierten Referenz-DNA an den Positionen Basenfehlpaarungen auftreten, an denen sich in der genomischen DNA Cytosin befand.7. The method according to claim 1, characterized in that in point d) by forming Heteroduplexes with a fully methylated reference DNA at the positions Base mismatches occur where there was cytosine in the genomic DNA. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Punkt d) durch Bildung von Heteroduplexes mit einer vollständig demethylierten Referenz-DNA an den Positionen Basenfehlpaarungen auftreten, an denen sich in der genomischen DNA 5-Methylcytosin befand.8. The method according to claim 1, characterized in that in point d) by forming Heteroduplexes with a completely demethylated reference DNA at the positions Base mismatches occur in which 5-methylcytosine is found in the genomic DNA found. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Basenfehlpaarungen mittels "chemical mismatch cleavage" (chemische Veränderung an nicht komplementären Positionen) zu einer spezifischen oder hinreichend selektiven Rückgratspaltung an diesen Positionen führen.9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the Base mismatches using "chemical mismatch cleavage" complementary positions) to a specific or sufficiently selective Spine splitting at these positions. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die DNA an den Basenfehlpaarungen enzymatisch spezifisch oder hinreichend selektiv gespalten wird.10. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the DNA the base mismatch is cleaved enzymatically specifically or sufficiently selectively. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in Punkt e) des Anspruchs 1. DNA-Fragmente erhalten werden, deren Größe einen Rückschluß auf die Spaltungspositionen und damit auf die Position der Methylcytosine und/oder die zwischen verschiedenen Individuen, Gewebe, Zellinien oder Zellen veränderlichen Methylierungspositionen erlaubt.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that in point e) of claim 1. DNA fragments are obtained, the size of which allows conclusions to be drawn Cleavage positions and thus on the position of the methylcytosine and / or between different individuals, tissues, cell lines or cells Methylation positions allowed. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse der Größe (Molekulargewichte) der DNA-Fragmente mittels Massenspektrometrie durchgeführt wird.12. The method according to claim 11, characterized in that the analysis of the size (Molecular weights) of the DNA fragments is carried out by means of mass spectrometry. 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fragmente mittels Matrix­ assistierte Laser Desorptions/Ionisations Flugzeitmassenspektrometrie (MALDI) analysiert werden. 13. The method according to claim 12, characterized in that the fragments by means of matrix assisted laser desorption / ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI) analyzed become.   14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fragmente mittels Electrospray Ionisations Massenspektrometrie (ESI) analysiert werden.14. The method according to claim 12, characterized in that the fragments by means of Electrospray ionization mass spectrometry (ESI) can be analyzed. 15. Verfahren nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der in Punkt e) des Anspruchs 1 erzeugten Fragmente der Leistungsfähigkeit des Massenspektrometers angepaßt wird.15. The method according to claims 13 and 14, characterized in that the size of the in point e) of claim 1 generated fragments of the performance of Mass spectrometer is adjusted. 16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere PCRs eines Genabschnittes ausgeführt werden und die Primer schrittweise so neu gesetzt werden, daß die zu erwartende Fragmentgröße jeweils mindestens in einer dieser PCRs in den mittels Massenspektrometrie nachweisbaren Massenbereich fällt.16. The method according to claim 15, characterized in that several PCRs one Genabes are executed and the primers are gradually reset so that the expected fragment size in at least one of these PCRs in the means Mass spectrometry demonstrable mass range falls. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß einer der PCR-Primer schrittweise um den maximal nachweisbaren Massenbereich des Massenspektrometers relativ zu dem anderen neu positioniert wird.17. The method according to claim 16, characterized in that one of the PCR primers step by step relative to the maximum detectable mass range of the mass spectrometer is repositioned to the other. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Verfahrensschritt b) ein Primer der PCR mit einer chemischen Funktion versehen wird, so daß sich das PCR Produkt an einer Oberfläche immobilisieren läßt.18. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that in Process step b) a PCR primer is provided with a chemical function so that the PCR product can be immobilized on a surface. 19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in Verfahrensschritt b) hergestellt PCR Produkt in verschiedene Reaktionsgefäße gegeben wird und die Oberflächen der Reaktionsgefäße chemisch so geartet sind, daß das PCR Produkt daran gebunden werden kann.19. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the in Process step b) produced PCR product is placed in different reaction vessels and the surfaces of the reaction vessels are of a chemical nature such that the PCR product can be bound to it. 20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Verfahrensschritt c) hergestellte PCR Produkte verschiedener Individuen in verschiedene nach Anspruch 19. zubereitete Reaktionsgefäße gegeben werden.20. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that in Process step c) produced PCR products of different individuals in different prepared reaction vessels are given according to claim 19. 21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Verfahrensschritt e) ein Enzym eingesetzt wird, welches mit einem nicht komplementären Basenpaar einen Komplex bildet. 21. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that for the Process step e) an enzyme is used which is complementary to a non-complementary one Base pair forms a complex.   22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Enzym MutS ist.22. The method according to claim 21, characterized in that this enzyme is MutS. 23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Enzym eine Markierung trägt, durch welche ein Komplex veranschaulicht werden kann.23. The method according to claim 21, characterized in that the enzyme is a label through which a complex can be illustrated. 24. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung eine Fluoreszenzmarkierung, eine Chemilumineszenzmarkierung, ein Massentag oder ein photochemisch abspaltbares Massentag ist.24. The method according to claim 21, characterized in that the marking is a Fluorescent label, a chemiluminescent label, a mass tag or a is photochemically removable mass day. 25. Verfahren nach den Ansprüchen 1-24, dadurch gekennzeichnet, daß eine amplifizierte DNA-Probe der Gruppe c) in Anspruch 1, welche einen Unterschied zu einer amplifizierten DNA-Probe der Gruppe b) in Anspruch 1 aufzeigt, in einer zweiten Runde des Verfahren selbst einer DNA-Probe der Gruppe b) in Anspruch 1 wird und mit allen anderen zu untersuchenden DNA-Proben verglichen wird.25. The method according to claims 1-24, characterized in that an amplified DNA sample of group c) in claim 1, which differs from an amplified one DNA sample of group b) in claim 1 in a second round of the method even a DNA sample of group b) in claim 1 and with all others investigating DNA samples is compared. 26. Verfahren nach den Ansprüchen 1-25, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorselektion der massenspektrometrisch im Detail zu untersuchenden Genabschnitte über eine Fluoreszenzmarkierung oder Chemiluminiszenzmarkierung des immobilisierten DNA- Stranges erfolgt, deren Fehlen nach Durchführung der Schritte d) und e) des Anspruchs 1 und eines Waschschritts das Vorhandensein von methylierten Cytosinen im untersuchten genomischen DNA-Abschnitt anzeigt.26. The method according to claims 1-25, characterized in that a preselection the gene segments to be examined in detail by mass spectrometry via a Fluorescent labeling or chemiluminescent labeling of the immobilized DNA Strands occurs, the absence of which after performing steps d) and e) of claim 1 and a washing step the presence of methylated cytosines in the examined indicates genomic DNA section. 27. Verfahren nach den Ansprüchen 1-25, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorselektion der massenspektrometrisch im Detail zu untersuchenden Genabschnitte über eine unspezifischere Variante entsprechend den Ansprüchen 20 bis 23 erfolgt.27. The method according to claims 1-25, characterized in that a preselection the gene segments to be examined in detail by mass spectrometry via a more unspecific variant according to claims 20 to 23. 28. Kit für das Verfahren nach den Ansprüchen 1-26, bestehend aus der DNA von mindestens zwei möglichst verschiedenen Individuen, Geweben, Zellinien oder Zellen sowie Reagenzien um die variablen Methylierungspositionen aufzuzeigen.28. Kit for the method according to claims 1-26, consisting of the DNA of at least two different individuals, tissues, cell lines or cells as well as Reagents to show the variable methylation positions. 29. Kit für das Verfahren nach den Ansprüchen 1-26, bestehend aus vollständig methylierter und/oder demethylierten DNA und Reagenzien, die zum Nachweis von methylierten Cytosinen in einer beliebigen DNA-Probe erforderlich sind.29. Kit for the method according to claims 1-26, consisting of completely methylated and / or demethylated DNA and reagents used for the detection of methylated cytosines are required in any DNA sample.
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