在DNA和RNA中,除了我们所熟知的A,T/U,C,G这五种基础的碱基之外,还存在着大量丰富的化学修饰。这些化学修饰在不改变核酸序列的前提下,作为一种调控机制动态地调节着基因的表达以及疾病的发生,从而形成了 DNA和RNA的表观遗传学。本论文中,我们主要以部分化学修饰碱基作为研究对象,致力于发展高特异性、高灵敏度且经济有效的检测方法,为表观遗传学修饰相关的疾病检测以及功能的研究提供帮助,其中包括DNA上的5-甲基胞嘧啶(5mC)、5-羟甲基胞嘧啶(5hmC)和N-6甲基腺嘌呤(6mA)修饰。DNA甲基化通常指DNA中的5-甲基胞嘧啶修饰,它被证实广泛参与多种生理过程。同时,全基因组异常的低甲基化以及基因启动子CpG岛异常的高甲基化是肿瘤发生的重要标志。尤其是CpG岛的局部高甲基化事件,它被证实往往要早于肿瘤的恶性增生,因此特定基因CpG岛甲基化水平的检测可作为肿瘤早期诊断和治疗的重要依据之一。了解到传统的甲基化特异性PCR(MSP)所存在的缺陷,我们以亚硫酸氢钠处理为基础,特异性地引入了不对称PCR和荧光素修饰的Fl-dGTP,从而将目标DNA中5-甲基胞嘧啶的信号转化成为互补链中鸟嘌吟G的荧光信号,两者为一一对应关系。通过凝胶电泳成像技术,该方法可对DNA中每一个甲基化位点进行定量分析,也可检测混合样本中不同的甲基化水平。同时,该方法还适用于不同肿瘤细胞中抑癌基因启动子CpG岛甲基化水平分析,以及抗癌药物5-氮杂胞嘧啶处理后抑癌基因甲基化水平变化的研究。在哺乳动物中,DNA甲基化是动态变化的,它可在主动去甲基化过程中被TET蛋白逐步氧化成为5-羟甲基胞嘧啶(5hmC),5-醛基胞嘧啶(5fC)和5-羧基胞嘧啶(5caC)。但重要的是,这些氧化产物并不只是单纯地以DNA去甲基化中间体而存在,他们本身也承担着重要的生物学功能。基于此,我们发展了一种定量分析基因组5-羟甲基胞嘧啶水平的荧光策略。首先KRuO4将DNA中的5hmC高效氧化成为5fC,随后加入荧光探针羟胺BODIPY特异性标记氧化后的5hmC,在阳离子聚合物CCP的捕获下发生荧光共振能量转移FRET,从而实现5hmC的定量分析。我们通过凝胶电泳成像,HPLC以及MALDI-TOF验证了氧化后的5hmC与羟胺BODIPY的标记作用。随后,我们测量了不同5hmC含量下对应的FRET信号并绘制了标准曲线,从而定量分析了小鼠胚胎干细胞mEsc,HeLa以及293T细胞中的5-羟甲基胞嘧啶含量。随着测序技术的发展,6mA已不再是细菌等原核生物所独有的DNA表观遗传学修饰,它被发现同时存在于多种真核生物,甚至是脊椎动物,哺乳动物胚胎干细胞中,并行使着重要的生物学功能。在该部分实验中,我们发现Ag离子稳定A-C碱基错配的能力要明显高于6mA-C。通过Ag离子介导的碱基错配延伸以及丙烯酰胺凝胶电泳成像技术,我们可特异性地对DNA中的6mA修饰进行定性、定量分析。同时,我们通过改变腺嘌呤N6位甲基的不同位置,分析了 6mA甲基的引入对A-Ag~+-C错配造成的影响。此外,我们通过结合滚环扩增RCA技术将A和6mA的差异转变为更为直观的荧光信号差异,并进一步提高了方法的灵敏度。