d1s80 – exempel på genetisk markör för studier av människa

D1S80 – exempel på genetisk markör för studier av människa

Bioresursdagar för gymnasielärare Uppsala 18-19 november 2013

Ammie Berglund

www.bioresurs.uu.se

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Laboration

SYFTE: exempel på hur man kan arbeta med moderna biologiska metoder i genteknik och engagerande med analys av eget DNA.METOD:• DNA-extraktion från kindceller (Chelex-metod)• PCR för kopiering av D1S80-området• Gelelektrofores för analys av genotyper

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Koppling till styrdokumentenCentralt innehåll

Biologi 1• Arvsmassans uppbyggnad, ärftlighetens lagar och

mekanismer. Celldelning, DNA-replikation, mutationer• Genetikens användningsområden.

Möjligheter, risker och etiska frågor• Evolutionärt perspektiv på molekylärbiologiBiologi 2• Cell- och molekylärbiologins användningsområden

Möjligheter, risker och etiska frågor• Enklare molekylärbiologiska metoder• Användning av genetiska data för studier av biologiska

sammanhang

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Genetiska data & genetiska markörer• Hela genom-DNA-sekvenser• Delar av DNA – gener & genetiska markörer• Lämplig nivå av variation?• Frågeställningen avgör!

Jämföra arter? Jämföra populationer inom art? Identifiera individer? Jämföra gener?

• Sekvensvariation – kräver sekvensering• Längdvariation – OK med gelelektrofores• D1S80 en variabel markör med längdvariation

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Hur ser området D1S80 ut?

locus D1S80 på kromosom 1

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Repeterade enheter

Upprepade enheter om 16 baser

Vanligaste nukleotidsekvensen hos en ”enhet”

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Exempel på D1S80-allelerABCDDECGHIKKIIHII HIJIILG (530 bp allel nr 24)GAAACTGGCCTCCAAACACTGCCCGCCGTCCACGGCCGGCCGGTCCTGCGTGTGAATGACTCAGGAGCGTATTCCCCACGCGCCAGCACTGCATTCAGATAAGCGCTGGCTCAGTGTCAGCCCAAGGAAGACAGACCACAGGCAAGGAGGACCACCGGAAAGGAAGACCACCGGAAAGGAAGACCACCGGAAAGGAAGACCACAGGCAAGGAGGACCACCGGAAAGGAAGACCACCGGCAAGGAGGACCACCGGCAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGCAAGGAGGACCACCAGCAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCGGCAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCGGCAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGAACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACTGGCAAGGAAGACCACCGGCAAGCCTGCAAGGGGCACGTGCATCTCCAACAAGACABCDDECHHIIILG (370 bp allel nr 14)GAAACTGGCCTCCAAACACTGCCCGCCGTCCACGGCCGGCCGGTCCTGCGTGTGAATGACTCAGGAGCGTATTCCCCACGCGCCAGCACTGCATTCAGATAAGCGCTGGCTCAGTGTCAGCCCAAGGAAGACAGACCACAGGCAAGGAGGACCACCGGAAAGGAAGACCACCGGAAAGGAAGACCACCGGAAAGGAAGACCACAGGCAAGGAGGACCACCGGAAAGGAGGACCACCGGCAAGGAGGACCACCGGCAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACTGGCAAGGAAGACCACCGGCAAGCCTGCAAGGGGC ACGTGCATCTCCAACAAGAC

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Populationsanalyser av D1S80-variation

0tan17a5

66017

0tan18a5

66018

0tan19a5

66019

0tan20a5

66020

0tan21a5

66021

0tan22a5

66022

0tan23a5

66023

0tan24a5

66024

0tan25a5

66025

0tan26a5

66026

0tan27a5

66027

0tan28a5

66028

0tan29a5

66029

0tan30a5

66030

0tan6a5

66060tan28a566028

0tan28a566028

0tan28a566028

Finsk populationFrekvens av olika D1S80-alleler

Allel 18 och 24 vanligast

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Lämplig markör för skolan?

• Inte en proteinkodande sekvens• Inte kopplad till någon egenskap• Relativt enkelt separera alleler (16 bp skillnad)• Att känna till:

deletionssyndrom & hemizygoti (”falsk homozygot” pga deletion)

• Forskare i medicinsk genetik säger OK• Gör inga släktskapsanalyser!

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Tänkbara frågeställningar

• Är allelerna 18 och 24 de vanligaste för D1S80 i gruppen/klassen?

• Hur stor variation i antal alleler och antal genotyper får vi i gruppen/klassen?

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Exempel på resultat och tolkning av gel

Här är BRUNNARNA!STORLEKSSTANDARD

100 bp (baspar)

200 bp (baspar)300 bp (baspar)400 bp (baspar)500 bp (baspar)

D1S80 ger DNA-fragment i storleksområdet 300-800 bp (baspar)

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Linjär regression – verktyg för att bestämma storlek på DNA-fragmenten

Storlek (bp) Avstånd (cm) log101000 2,7 0,431364900 2,9 0,462398800 3,2 0,50515700 3,5 0,544068600 4,2 0,623249500 5,1 0,70757400 6,3 0,799341300 8 0,90309200 10 1100 13 1,113943

0tan28a566028 0tan25a566125 0tan24a5662240tan28a566028

0tan1a56601

0tan3a56603

0tan5a56605

0tan7a56607

0tan9a56609

0tan11a566011

0tan13a566013

Vilken längd har DNA-fragmentet som ligger 6,7 cm från brunnen?

350 bp ???

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Log-diagram ger rätlinjigt sambandVilken längd har DNA-fragmentet som ligger 6,7 cm från brunnen?

0tan28a566028 0tan29a566029 0tan1a566010tan28a566028

0tan21a566021

0tan14a566114

0tan7a56617

0tan1a56621

0tan24a566224

0tan17a566317

f(x) = − 1253.3216841828 x + 1438.62677409428R² = 0.968192425443316

Beräkna log10-värdet för 6,7 = 0,826

Beräkna antalet baspar med hjälp av den linjära funktioneny = -1253,3*0,826 + 1438,6 = 403 bp

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Vilka alleler har jag?

370 14386 15402 16418 17434 18450 19466 20482 21498 22514 23

530 24546 25562 26578 27594 28610 29626 30642 31658 32674 33

690 34706 35722 36738 37754 38770 39786 40802 41

Storlek allel(bp) (nr)

Storlek allel(bp) (nr)

Storlek allel(bp) (nr)

403 bp? (+/- 8 bp)

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Homo- eller heterozygot?• Beräkna andelen

heterozygoter• Beräkna

allelfrekvensen:antal alleler/totala antalet alleler (=2*antalet individer)

• Testa Hardy Weinberg-jämvikt (p2+2pq+q2=1)(dock många alleler…)

AHA – det är det som menas med heterozygot…

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Fler tips på frågor att diskutera• Hur kan man förklara fenomenet att förekomsten av olika

alleler skiljer sig mellan olika delar av världen?• Kan vi med hjälp av enbart D1S80 få några ledtrådar om vi

försökte identifiera en person t ex i ett kriminalfall?• Vilka felkällor kan förklara att det inga band syns på gelen?• Tänkbara förklaringar för bandmönster med fler än två band?• Några etiska frågor som påverkar användningen av den här

typen av genetiska markörer?• Vilka D1S80-genotyper kan avkomman få om du väljer två olika

bandmönster från klassens resultat efter D1S80-analysen och antar att de skaffar barn tillsammans? Ingen betydelse om du tar två bandmönster som finns hos två personer av samma kön. Analysera vilka genotyper deras avkommor kan få!

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

TidsplanMåndag 18 novemberKl. 10.45-11.30 Intro Barcoding-lab (DNA-prep start)Kl. 12.30-14.00/14.30–16.00 (byte Gr1/2)Grupp 1 – D1S80-lab DNA-extraktion, PCR-start, Gel-

gjutningGrupp 2 – Barcoding-lab DNA-extraktion

PCR-startKl. 16-17 Info om ett webprojekt om GM-växterTisdag 19 novemberKl. 8.30-9.15 Start gelelektroforeserKl. 9.30-10.30 Barcoding – datalabKl. 10.30-11.30 Gelavläsning/tolkning D1S80