Molekulární detekce mutace genu MDR1 zodpovědné za neurotoxicitu některých léků u psů

Denisa Lehnerová

Bachelor's thesis

Molecular detection of mutation in the MDR1 gene responsible for the neurotoxicity of certain drugs in dogs

Abstract:

Bakalářská práce na téma "Molekulární detekce mutace genu MDR1 zodpovědné za neurotoxicitu některých léků u psů "zahrnuje literární řešerši dané problematiky a experimentální část, která byla provedena na katedře genetiky a šlechtění. Literární rešerše je zaměřena hlavně na funkci efluxního transportéru P-glykoproteinu a poruchu této funkce způsobenou mutací kódujícího genu MDR1. Jsou zde uvedena nejčastěji postižená plemena a léky, které slouží jako substrát P-glykoproteinu a mohou se podílet na výše uvedené neurotoxicitě. Z literární řešerše je jednoznačné, že mutace genu MDR1 je způsobena delecí 4 nukleotidů ve 4. exonu na nukleotidové pozici 230. Důsledkem této mutace je posun čtecího rámce a vytvoření předčasného stopkodonu. Syntetizovaný P-glykoprotein není úplný a ztrácí svou ochranou funkci, která mimo jiné spočívá v zabraňování penetrace xenobiotik do tkání mozku. Recesivní homozygoti s mutací genu MDR1 po podání některých léčiv projevují známky neurotoxicity, které mohou zahrnovat pohybové poruchy, problémy s koordinací, chvění, zvracení, dezorientaci až úhyn zvířete. Mutace genu MDR1 postihuje mnoho plemen a jejich kříženců a vzhledem k bezpříznakovosti nosičů tohoto genetického postižení, není pro veterinární pracovníky a majitele psů jednoduché rozhodnout o případné léčbě. Experimentální část je zaměřena na izolaci DNA z bukálních stěrů jedinců plemen border kolie, bearded kolie a československý vlčák a optimalizaci DNA primerů. Dále vytvoření PCR markerů, následnou fragmentační analýzu na kapilární elektroforéze a sekvenací PCR amplikonu. Výsledky experimentální části v naší skupině psů nepotvrdily literárně udávanou alelickou frekvenci mutované alely MDR1, což může být způsobeno tím, že mutovaná alela se v českých chovech vyšetřovaných psů zatím nevyskytuje anebo je její výskyt velmi nízký. Nicméně použitá metoda je neinvazivní a vhodná pro rychlou identifikaci psů, u kterých se předpokládáanebo je riziko výskytu mutované alely MDR1 a to jak pro zahájení léčby nebo majitele chovných stanic k zabránění zavlečení mutované alely MDR1 do chovu.

Abstract:

This bachelor paper named "Molecular detection of MDR1 gene mutation responsible for neurotoxicity of certain dog medication" covers literary research of given matter and experimental part performed at the Department of Genetics and Breeding. The theoretical part is mainly focused on the function of efflux transporters of P-glycoprotein and its inhibition caused by MDR1 coding gene mutation. The most commonly affected breeds are subjected to analysis as well as the medication functioning as a P-glycoprotein substrate that may be attributed for above-mentioned neurotoxicity. Based on the literary research, it is clear that the MDR1 gene mutation is caused by the deletion of 4 nucleotides in the 4th exon on the nucleotide position 230. The result of this mutation is shifted reading frame and creation of an premature stop codon. Synthesized P-glycoprotein is not complete a loses its protective function that involves preventing xenobiotics from brain tissue penetration. Recessive homozygote with MDR1 gene mutation have neurotoxic symptoms after administration of certain medication that include movement disorders, coordination problems, shivering, nausea, disorientation and even death.MDR1 gene mutation affects a number of breeds and their crossbreeds. With regard to unmarked character of carriers of this genetic defect, it is substantially difficult for veterinary workers and animal owners to determine an adequate treatment. Experimental part is focused on isolation of DNA from buccal swabs of individual subjects from the test group composed by border collie, bearded collie and Czechoslovakian wolfdog breeds, and DNA primer optimization. Furthermore, PCR markers are created with subsequent fragmentation analysis on capillary electrophoresis and PCR amplicon sequencing. The results of the experimental part have not confirmed allelic frequency of mutated allele MDR1 stipulated by the literary sources within the dog test group. This may result from absence of mutated allele across Czech breeding stations or its rare occurrence. Nevertheless, the used method is non-invasive and suitable for rapid identification of dogs with indication or animals with high inclination to mutated MDR1 allele. This method is suitable for symptom examination prior to medical treatment or for preventing the introduction of a mutated MDR1 allele into an existing breeding station.

Keywords

gen MDR1, mutace, P-glykoprotein, PCR, kapilární elektroforéza, Canis familiaris

Keywords

Canis familiaris, MDR1 gene, P-glycoprotein, PCR, capillary electrophoresis, mutation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 20. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: doc. Dr. Ing. Pavel Vejl

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Animal Science / Companion Animals