Metylace DNA jako epigenetický biomarker

Bc. Veronika Hlaváčková

Bakalářská práce

DNA methylation as an epigenetic biomarker

Anotace:

Lidé jsou denně vystaveni velkému množství chemických látek a jiných faktorů, u kterých byl zjištěn vliv na epigenetické mechanismy. Epigenetické mechanismy jsou takové, které mohou ovlivňovat genovou expresi, bez toho aby měnili sekvenci DNA. Tato bakalářská práce se zaměřuje na potenciální využití metody comet assay k detekci celkové hladiny DNA metylace v lidské populaci a její využití v biomonitorovacích studií. Teoretická část shrnuje základní vysvětlení epigenetiky a jejích nejvýznamnějších mechanismů, mezi které patří DNA metylace a modifikace histonů. Dále jsou v teoretické části zmíněny metody, pomocí kterých lze hodnotit hladinu DNA metylace. Důraz je kladen na comet assay, který ve své modifikaci s využitím dvou restrikčních enzymů HpaII a MspI umožňuje hodnotit hladinu globální DNA metylace. Princip metody spočívá ve využití různé schopnosti enzymů štěpit stejnou DNA sekvenci v závislosti na její různé metylaci. V praktické části jsou realizovány experimenty na vzorcích lidské krve od účastníků pilotní studie FIREExpo. Účastníci studie se lišili v typu své pracovní expozice perzistentním organickým polutantům (POPs), například polycyklickým aromatickým uhlovodíkům (PAHs) a perfluorovaným látkám (PFCs). Tyto experimenty měly za cíl optimalizovat a zavést metodu comet assay s modifikací pomocí restrikčních enzymů do laboratoří centra RECETOX a zjistit úroveň globální metylace na buňkách dobrovolníků. V závěru práce jsou shrnuty výhody a nevýhody této metody a její využití v biomonitoringu a doporučení pro její využití v budoucnosti.

Abstract:

People are daily exposed to large amount of chemical compounds and other factors that can influence epigenetic mechanisms. Epigenetic mechanisms can influence gene expression without changing DNA sequence. In this bachelor thesis I focus on the potential use of the comet assay method to detect the total level of DNA methylation and its use in human biomonitoring studies. The theoretical part is focused on the explanation of epigenetics and its most important mechanisms, including DNA methylation and histone modification. Also, the methods which can be used to detect the level of DNA methylation are mentioned. The emphasis is put on comet assay, which allows us for the measurement of global DNA methylation status, with the use of two restriction enzymes HpaII and MspI. The principle of the method lies in different sensitivity of these two enzymes to cleave the same DNA sequence depending on its methylation status. In experimental part, experiments on whole blood are performed on the FIREExpo study participants. Participants differed in their type of occupational exposure to persistent organic pollutants (POPs), e.g. polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and perfluorinated compounds (PFCs). These experiments were designed to optimize and implement comet assay with this enzymatic modification in laboratories of RECETOX, and to determine the level of DNA methylation of blood cells of the volunteers. In conclusion of the thesis, the strengths and weaknesses of this method are discussed and recommendation for further use in biomonitoring are presented.

Keywords

DNA, epigenetika, metylace DNA, comet assay, biomonitoring, epigenetics, global DNA methylation

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 5. 2018

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 19. 6. 2018
• Vedoucí: doc. RNDr. Pavel Čupr, Ph.D.
• Oponent: Mgr. Zuzana Nováková

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Aplikovaná biochemie / Aplikovaná biochemie