D1S80 – exempel på genetisk markör för studier av människa
Bioresursdagar för gymnasielärare Uppsala 18-19 november 2013
Ammie Berglund
www.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
Koppling till styrdokumenten Centralt innehåll
Biologi 1
• Arvsmassans uppbyggnad, ärftlighetens lagar och
mekanismer. Celldelning, DNA-replikation, mutationer
• Genetikens användningsområden.
Möjligheter, risker och etiska frågor
• Evolutionärt perspektiv på molekylärbiologi Biologi 2
• Cell- och molekylärbiologins användningsområden Möjligheter, risker och etiska frågor
• Enklare molekylärbiologiska metoder
• Användning av genetiska data för studier av biologiska
sammanhang
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
Hur ser området D1S80 ut?
locus D1S80 på
kromosom 1
Repeterade enheter
Upprepade enheter om 16 baser
Vanligaste
nukleotidsekvensen hos en ”enhet”
Exempel på D1S80-alleler
ABCDDECGHIKKIIHII HIJIILG (530 bp allel nr 24)
GAAACTGGCCTCCAAACACTGCCCGCCGTCCACGGCCGGCCGGTCCTGCGTGTGAATGACTC AGGAGCGTATTCCCCACGCGCCAGCACTGCATTCAGATAAGCGCTGGCTCAGTGTCAGCCCAA GGAAGACAGACCACAGGCAAGGAGGACCACCGGAAAGGAAGACCACCGGAAAGGAAGA CCACCGGAAAGGAAGACCACAGGCAAGGAGGACCACCGGAAAGGAAGACCACCGGCAAG GAGGACCACCGGCAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGCAAGGAGGACCACCA GCAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCGGCAAGGAGGAC CACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCGGCAAGGAGGACCACCAGGAAGG AGAACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACTGGC AAGGAAGACCACCGGCAAGCCTGCAAGGGGCACGTGCATCTCCAACAAGAC
ABCDDECHHIIILG (370 bp allel nr 14)
GAAACTGGCCTCCAAACACTGCCCGCCGTCCACGGCCGGCCGGTCCTGCGTGTGAATGACTC AGGAGCGTATTCCCCACGCGCCAGCACTGCATTCAGATAAGCGCTGGCTCAGTGTCAGCCCAA GGAAGACAGACCACAGGCAAGGAGGACCACCGGAAAGGAAGACCACCGGAAAGGAAGA CCACCGGAAAGGAAGACCACAGGCAAGGAGGACCACCGGAAAGGAGGACCACCGGCAAG GAGGACCACCGGCAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCA GGAAGGAGGACCACTGGCAAGGAAGACCACCGGCAAGCCTGCAAGGGGC
ACGTGCATCTCCAACAAGAC
Populationsanalyser av D1S80-variation
0tan28a566028 0tan28a566028 0tan28a566028 0tan28a566028 0tan28a566028 0tan28a566028 0tan28a566028 0tan28a566028
Finsk population Frekvens av olika D1S80-alleler
Allel 18 och 24 vanligast
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!
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?
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)
Linjär regression – verktyg för att bestämma storlek på DNA-fragmenten
Storlek (bp) Avstånd (cm) log10
1000 2,7 0,431364
900 2,9 0,462398
800 3,2 0,50515
700 3,5 0,544068
600 4,2 0,623249
500 5,1 0,70757
400 6,3 0,799341
300 8 0,90309
200 10 1
100 13 1,113943
0tan28a566028 0tan25a566125 0tan24a566224 0tan28a566028
0tan1a56601 0tan3a56603 0tan5a56605 0tan7a56607 0tan9a56609 0tan11a566011 0tan13a566013
Vilken längd har DNA-fragmentet som ligger 6,7 cm från brunnen?
Log-diagram ger rätlinjigt samband
Vilken längd har DNA-fragmentet som ligger 6,7 cm från brunnen?
0tan28a566028 0tan29a566029 0tan1a56601 0tan28a566028
0tan21a566021 0tan14a566114 0tan7a56617 0tan1a56621 0tan24a566224 0tan17a566317
f(x) = − 1253.32 x + 1438.63 R² = 0.97
Beräkna log10-värdet för 6,7 = 0,826
Beräkna antalet baspar med hjälp av den linjära funktionen
y = -1253,3*0,826 + 1438,6 = 403 bp
Vilka alleler har jag?
370 14 386 15 402 16 418 17 434 18 450 19 466 20 482 21 498 22 514 23
530 24 546 25 562 26 578 27 594 28 610 29 626 30 642 31 658 32 674 33
690 34 706 35 722 36 738 37 754 38 770 39 786 40 802 41
Storlek allel (bp) (nr)
Storlek allel (bp) (nr)
Storlek allel (bp) (nr)
403 bp?
Homo- eller heterozygot?
• Beräkna andelen heterozygoter
• Beräkna
allelfrekvensen:
antal alleler/totala antalet alleler
(=2*antalet individer)
• Testa Hardy Weinberg- jämvikt (p
2+2pq+q
2=1)
(dock många alleler…)
AHA – det är det som
menas med heterozygot…
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!
Tidsplan
Måndag 18 november
Kl. 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-gjutning Grupp 2 – Barcoding-lab DNA-extraktion
PCR-start
Kl. 16-17 Info om ett webprojekt om GM-växter Tisdag 19 november
Kl. 8.30-9.15 Start gelelektroforeser Kl. 9.30-10.30 Barcoding – datalab
Kl. 10.30-11.30 Gelavläsning/tolkning D1S80
