Genetické profilování pomocí STR markerů u psovitých šelem

Polina Tolkachova

Bachelor's thesis

Genetic profiling of canidae species by STR markers

Abstract:

Bakalářská práce se zaměřila na shromáždění a zpracování dostupných literárních zdrojů k problematice související s genetickým profilováním pomocí STR markerů u psovitých šelem (Canidae). Byla stručně popsána čeleď psovitých šelem z hlediska taxonomického zařazení, anatomicko-morfologických vlastností a evoluce studovaného taxonu. Zvláštní pozornost byla věnována dvěma zástupcům této čeledi, a sice psu domácímu (Canis lupus familiaris) a vlku obecnému (Canis lupus), jelikož především pro ně jsou STR profilovací systémy vyvíjeny. K získání uceleného přehledu o aktuálním pokroku v genetice psů byly rovněž shrnuty poznatky o průběhu a možných příčinách domestikace psa a výzkumu jeho genomu.Jako modelový organismus se pes hojně používá v řadě genetických a populačních studií díky své unikátní genetické variabilitě a vnitrodruhové rozmanitosti. Kompletně mapování psího genomu umožnilo se zaměřit na výzkum některých dědičných onemocnění společných pro člověka a psy. Kromě toho kompletní osekvenování psího genomu umožnilo sestavit podrobný fylogenetický strom psovitých šelem, na základě čehož byla posouzena variabilita tohoto taxonu. Jsou známy různé metody jak provádět genetické studie u psa. Jednou z takových možností je genetické profilování pomoci STR markerů neboli mikrosatelitů. Předkládaná práce začíná historií objevu tandemových repetic v podobě tzv. satelitní DNA, ke kterému došlo před více než padesáti lety. Postupem času byly objeveny a klasifikovány různé typy repetitivní DNA počínaje větší satelitní DNA až po menší mini- a mikrosatelitní DNA. Dále byly vysvětleny příčiny problémů spojených s pokusy o jednocení nomenklatury mikrosatelitů, popsány mechanismy a možné následky jejich mutací. STR jsou považovány za nejvhodnější genetické markery právě díky tomu, že jsou velice polymorfní, což vyplývá z vysoké frekvence mutací.Rovněž byly vypsány metody odběru vzorků (invazivní a neinvazivní) pro úspěšnou izolaci DNA a následnou amplifikaci mikrosatelitů. Byly popsány techniky (PCR, elektroforéza a jejich modifikace), které se využívají v analýze mikrosatelitních markerů.

Abstract:

This bachelor’s thesis is dedicated to the collection and review of available literature on genetic profiling using STR markers in canines (Canidae). The canine family has been briefly described in terms of taxonomic classification, anatomical and morphological properties, and the evolution of the taxon under study. Particular attention has been paid to two representatives of this family, namely the domesticated dog (Canis lupus familiaris) and the common wolf (Canis lupus) since STR profiling systems are mainly developed for them. To have a comprehensive overview of up-to-date progress made in studying canine genetics, knowledge about the course and possible causes of domestication of a dog and its genome studies have also been generalized.As a model organism, the dog is widely used in many genetic and population studies because of its unique genetic variation and intraspecific diversity. A complete mapping of the canine genome allowed us to focus on studying some inherited diseases common to humans and dogs. Besides, the fully sequenced dog’s genome made it possible to collect a detailed phylogenetic canine tree, which served as the basis for assessment of the variability of this taxon. Various methods are known for conducting genetic studies of a dog’s genome. One of these methods is genetic profiling using STR markers or microsatellites.In this paper, microsatellites (short tandem repeats in DNA) were studied starting with the point of satellite DNA discovery, which occurred more than 50 years ago. During this time, various variants of repeating DNA were gradually identified and classified – from larger satellite DNA to smaller mini- and microsatellites. The causes of the problem in compiling a unified STR nomenclature were also considered and explained, the mechanisms and possible consequences of their mutations were described. STR are considered to be the most suitable genetic markers because they have pronounced polymorphism and a high mutation rate.In addition, methods (invasive and non-invasive) of material sampling for successful DNA isolation and subsequent amplification of microsatellites have been listed. A overview of methods (PCR, electrophoresis, and their modifications) used in the assays of microsatellite markers has been compiled.

Keywords

genetické profilování, STR, Canis lupus familiaris, Canis lupus, mikrosatelity

Keywords

microsatellites, genetic profiling, STR, Canis lupus familiaris, Canis lupus

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Jakub Vašek, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Animal Science / Cynology