Epigenetické modifikace a jejich projevy v genomu koně domácího (Equus caballus)

Laura Jůvová

Bachelor's thesis

Epigenetics and its effect in genome of domestic horses (Equus caballus)

Abstract:

Epigenetika je mladý vědní obor, který se začal vyvíjet v 50. letech 20. století. V současné době se stává důležitou, ne-li zásadní součástí biologie. Epigenetické modifikace poskytují mechanismus pro regulaci genové exprese beze změny v sekvenci DNA a hrají klíčovou roli v mnoha biologických procesech v organismu. Jejich aberantní výskyt může způsobit poškození životně důležitých funkcí. Epigenetické modifikace jsou potenciálně reverzibilní, ale mohou být také děděny z jedné generace na druhou a reagovat na faktory prostředí. Díky tomuto mechanismu může být potomstvo ovlivněno prostředím rodičů, a dokonce i prarodičů.V této bakalářské práci byly zmapovány dosavadní poznatky týkající se epigenetických mechanismů a modifikací, které ovlivňují expresi genů. Podrobněji byla popsána metylace DNA a histonové posttranslační modifikace v genomu koně domácího (Equus caballus) a jejich dopad na výkon, chování a reprodukci.Dle vědeckých zdrojů se zejména prenatální a časné postnatální období považují za kritická, jelikož právě v této době činí epigenetická plasticita vyvíjející se organismus velmi citlivým vůči jeho prostředí. Z tohoto důvodu jsou dobrá péče a výživa chovných klisen velmi důležitými faktory pro budoucí zdraví a kvalitu potomstva. Využití biotechnologií v reprodukci má také svůj dopad, jelikož může způsobit změny epigenetických modifikací zárodečných buněk nebo embrya.V současné době se koně používají především pro jezdecký sport, práci a rekreaci. Výkonnost je důležitá pro chovatele a majitele a je také zásadním faktorem při selekci. Epigenetické modifikace mohou být ovlivněny fyzickou aktivitou. Výzkum epigenetických změn v důsledku fyzické aktivity je u koní na svém začátku, je však důležitý pro lepší pochopení fyziologických procesů, které probíhají během zátěže.Poslední oblastí, na kterou se tato práce zaměřila, bylo chování koní, které ovlivňuje všechny aspekty jejich využití z důvodu blízkých interakcí s lidmi. Chování může být ovlivněno epigenetickými modifikacemi v důsledku mnoha faktorů prostředí. V budoucnu by nám epigenetika mohla pomoci lépe pochopit chování a životní projevy jednotlivých koní.

Abstract:

Epigenetics is a young study field which evolved in the 1950s. Nowadays it is becoming more and more important, even crucial, component of biology. Epigenetic modifications provide a mechanism for the regulation of the gene expression without alternations in the DNA sequence. They play a crucial role in many biological processes in an organism and their aberrant presentation might cause damages of many vital functions. Epigenetic modifications are potentially reversible but also can be inherited from one generation to another and react to the environmental factors. Thanks to this mechanism, offspring can be affected by its parent’s and even grandparent’s environment.In the bachelor thesis the existing knowledge has been mapped concerning epigenetic mechanisms and modifications that affect the gene expression. DNA methylation and histone posttranslational modifications in the genome of the domestic horse (Equus caballus) and their impact on performance, behaviour and reproduction have been described in more detail.According to the available scientific resources, especially the prenatal and early postnatal periods are considered critical because it is at this time that the epigenetic plasticity of the developing organism which makes it very sensitive to its environment. This is the reason why good care and nutrition of broodmares are very important factors for the future health and quality of the offspring. The use of biotechnologies in reproduction also has its impact, as it can cause changes in epigenetic modifications of germ cells or an embryo.Nowadays horses are mainly used for equestrian sport, work and recreation. The performance is important for breeders and owners and it is also an essential factor in selection. Epigenetic modifications can be affected by physical activity. The research of epigenetic changes due to physical activity in horses is in its beginning but it is important for better understanding of physiological processes during the exercise.The last area of the work’s focus was on horses’ behaviour which affects all aspects of their use because of close interactions with humans. The behaviour can be affected by epigenetic modifications due to many environmental factors. In the future the epigenetics could help us better understand behaviour and life characteristics of individual horses.

Keywords

metylace DNA, posttranslační modifikace histonů, reprodukce, zátěž, chování, imprinting, epigenetická dědičnost

Keywords

DNA methylation, histone posttranslational modifications, reproduction, exercise, behaviour, imprinting, epigenetic heredity

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 16. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Jitka Bartošová, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Bachelor programme / field:
Animal Science / Horse Breeding