Rozlišení podskupin lidských Alu repetic při epigenetické typizaci

Lukáš ŠULÍK

Bachelor's thesis

Distinguishing subgroups of human Alu repeats in epigenetic typing

Abstract:

Epigenetika je vědní obor ve sféře molekulární biologie, který se zabývá dědičnými změnami v genové expresi beze změn v samotné sekvenci DNA. Mezi hlavní a výzkumně nejvýznamnější epigenetickou modifikací je metylace cytosinů prostřednictvím metyltransferáz. Z literatury je známo, že metylace cytosinů se mění s věkem. Metylaci podléhají také Alu repetice, jakožto retrotranspozony, které se v genomu vyskytují ve velkém počtu. Tento marker by mohl být ve forenzních vědách užitečný k určení věku zůstavitele stopy z DNA nalezené na místě činu. V rámci teoretické části této práce byla vypracována literární rešerše o epigenetice a její roli v regulaci genové exprese, metylaci cytosinu, o Alu repeticích, biomarkerech epigenetického určení věku a o metodách analýzy metylace DNA pomocí PCR a sekvenace. V experimentální části byly navrženy a vyhledány primery pro Alu podrodiny po bisulfitové reakci, byla optimalizována PCR. Ačkoliv navržené primery nevykazovaly příznivou amplifikaci Alu podrodin, primery z literatury a odzkoušené primery Alu podrodiny amplifikovaly. Amplikony byly podrobené tagmentaci, byly vytvořené knihovny, ze kterých byl vytvořen pool o koncentraci 4,3 ng/mikrolitr, který bude v budoucnu analyzován metodou MPS pro určení věku ve snaze snížit potřebné množství vstupní DNA.

Abstract:

Epigenetics is a branch of molecular biology that deals with heritable changes in gene expression without changes in the DNA sequence itself. Among the primary and most significant epigenetic modifications under investigation is the methylation of cytosines mediated by methyltransferases. It is known from the literature that cytosine methylation changes with age. Alu repeats, as retrotransposons, are also subject to methylation and are abundant in the genome. This marker may be useful in forensic science to determine the age of perpetrator from DNA found at a crime scene. In the theoretical part of this thesis, a literature search was done on epigenetics and its role in the regulation of gene expression, cytosine methylation, Alu repeats, biomarkers of epigenetic age determination, and on methods of DNA methylation analysis by PCR and sequencing. In the experimental part, primers for Alu subfamilies were designed and searched in the literature and PCR was optimized after bisulfite reaction. Although the designed primers did not show favorable amplification of the Alu subfamilies, primers from the literature and the previously tested primers amplified the Alu subfamilies. The amplicons were subjected to tagging, libraries were constructed from which a pool of 4.3 ng/microliter was created, which will be analyzed by MPS in the future to determine age in an effort to reduce the amount of input DNA required.

Keywords

Alu repetice, PCR, metylace, epigenetika, predikce věku

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 5. 2024

Thesis defence

• Supervisor: prof. Mgr. Jiří Drábek, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Experimental Biology / Experimental Biology - Specialization in Experimental Biology