D1S80 – exempel på genetisk markör för studier av människa Bioresursdagar för gymnasielärare Uppsala 18-19 november 2013 Ammie Berglund www.bioresurs.uu.se

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se) Laboration SYFTE: exempel på hur man kan arbeta med moderna biologiska metoder i genteknik och engagerande med analys av eget DNA. METOD: DNA-extraktion från kindceller (Chelex-metod) PCR för kopiering av D1S80-området Gelelektrofores för analys av genotyper Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Koppling till styrdokumenten Centralt innehåll Biologi 1 Arvsmassans uppbyggnad, ärftlighetens lagar och mekanismer. Celldelning, DNA-replikation, mutationer Genetikens användningsområden. Möjligheter, risker och etiska frågor Evolutionärt perspektiv på molekylärbiologi Biologi 2 Cell- och molekylärbiologins användningsområden Möjligheter, risker och etiska frågor Enklare molekylärbiologiska metoder Användning av genetiska data för studier av biologiska sammanhang Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Genetiska data & genetiska markörer Hela genom-DNA-sekvenser Delar av DNA – gener & genetiska markörer Lämplig nivå av variation? Frågeställningen avgör! Jämföra arter? Jämföra populationer inom art? Identifiera individer? Jämföra gener? Sekvensvariation – kräver sekvensering Längdvariation – OK med gelelektrofores D1S80 en variabel markör med längdvariation Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se) Hur ser området D1S80 ut? locus D1S80 på kromosom 1 Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se) Repeterade enheter Upprepade enheter om 16 baser Vanligaste nukleotidsekvensen hos en ”enhet” Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se) Exempel på D1S80-alleler ABCDDECGHIKKIIHII HIJIILG (530 bp allel nr 24) GAAACTGGCCTCCAAACACTGCCCGCCGTCCACGGCCGGCCGGTCCTGCGTGTGAATGACTCAGGAGCGTATTCCCCACGCGCCAGCACTGCATTCAGATAAGCGCTGGCTCAGTGTCAGCCCAAGGAAGACAGACCACAGGCAAGGAGGACCACCGGAAAGGAAGACCACCGGAAAGGAAGACCACCGGAAAGGAAGACCACAGGCAAGGAGGACCACCGGAAAGGAAGACCACCGGCAAGGAGGACCACCGGCAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGCAAGGAGGACCACCAGCAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCGGCAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCGGCAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGAACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACTGGCAAGGAAGACCACCGGCAAGCCTGCAAGGGGCACGTGCATCTCCAACAAGAC ABCDDECHHIIILG (370 bp allel nr 14) GAAACTGGCCTCCAAACACTGCCCGCCGTCCACGGCCGGCCGGTCCTGCGTGTGAATGACTCAGGAGCGTATTCCCCACGCGCCAGCACTGCATTCAGATAAGCGCTGGCTCAGTGTCAGCCCAAGGAAGACAGACCACAGGCAAGGAGGACCACCGGAAAGGAAGACCACCGGAAAGGAAGACCACCGGAAAGGAAGACCACAGGCAAGGAGGACCACCGGAAAGGAGGACCACCGGCAAGGAGGACCACCGGCAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACCAGGAAGGAGGACCACTGGCAAGGAAGACCACCGGCAAGCCTGCAAGGGGC ACGTGCATCTCCAACAAGAC Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Populationsanalyser av D1S80-variation Allel 18 och 24 vanligast Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Lämplig markör för skolan? Inte en proteinkodande sekvens Inte kopplad till någon egenskap Relativt enkelt separera alleler (16 bp skillnad) Att känna till: deletionssyndrom & hemizygoti (”falsk homozygot” pga deletion) Forskare i medicinsk genetik säger OK Gör inga släktskapsanalyser! Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Tänkbara frågeställningar Är allelerna 18 och 24 de vanligaste för D1S80 i gruppen/klassen? Hur stor variation i antal alleler och antal genotyper får vi i gruppen/klassen? Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Exempel på resultat och tolkning av gel Här är BRUNNARNA! STORLEKSSTANDARD 500 bp (baspar) 400 bp (baspar) 300 bp (baspar) 200 bp (baspar) 100 bp (baspar) D1S80 ger DNA-fragment i storleksområdet 300-800 bp (baspar) Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Linjär regression – verktyg för att bestämma storlek på DNA-fragmenten Storlek (bp) Avstånd (cm) log10 1000 2,7 0,431364 900 2,9 0,462398 800 3,2 0,50515 700 3,5 0,544068 600 4,2 0,623249 500 5,1 0,70757 400 6,3 0,799341 300 8 0,90309 200 10 1 100 13 1,113943 Vilken längd har DNA-fragmentet som ligger 6,7 cm från brunnen? 350 bp ??? Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Log-diagram ger rätlinjigt samband Vilken längd har DNA-fragmentet som ligger 6,7 cm från brunnen? Beräkna log10-värdet för 6,7 = 0,826 Beräkna antalet baspar med hjälp av den linjära funktionen y = -1253,3*0,826 + 1438,6 = 403 bp Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se) Vilka alleler har jag? Storlek allel (bp) (nr) Storlek allel (bp) (nr) Storlek allel (bp) (nr) 370 14 386 15 402 16 418 17 434 18 450 19 466 20 482 21 498 22 514 23 530 24 546 25 562 26 578 27 594 28 610 29 626 30 642 31 658 32 674 33 690 34 706 35 722 36 738 37 754 38 770 39 786 40 802 41 403 bp? (+/- 8 bp) Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Homo- eller heterozygot? Beräkna andelen heterozygoter Beräkna allelfrekvensen: antal alleler/totala antalet alleler (=2*antalet individer) Testa Hardy Weinberg-jämvikt (p2+2pq+q2=1) (dock många alleler…) AHA – det är det som menas med heterozygot… Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Fler tips på frågor att diskutera Hur kan man förklara fenomenet att förekomsten av olika alleler skiljer sig mellan olika delar av världen? Kan vi med hjälp av enbart D1S80 få några ledtrådar om vi försökte identifiera en person t ex i ett kriminalfall? Vilka felkällor kan förklara att det inga band syns på gelen? Tänkbara förklaringar för bandmönster med fler än två band? Några etiska frågor som påverkar användningen av den här typen av genetiska markörer? Vilka D1S80-genotyper kan avkomman få om du väljer två olika bandmönster från klassens resultat efter D1S80-analysen och antar att de skaffar barn tillsammans? Ingen betydelse om du tar två bandmönster som finns hos två personer av samma kön. Analysera vilka genotyper deras avkommor kan få! Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)

Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se) Tidsplan Måndag 18 november Kl. 10.45-11.30 Intro Barcoding-lab (DNA-prep start) Kl. 12.30-14.00/14.30–16.00 (byte Gr1/2) Grupp 1 – D1S80-lab DNA-extraktion, PCR-start, Gel-gjutning Grupp 2 – Barcoding-lab DNA-extraktion PCR-start Kl. 16-17 Info om ett webprojekt om GM-växter Tisdag 19 november Kl. 8.30-9.15 Start gelelektroforeser Kl. 9.30-10.30 Barcoding – datalab Kl. 10.30-11.30 Gelavläsning/tolkning D1S80 Ammie Berglund (ammie.berglund@bioresurs.uu.se)