Epidermolysis bullosa -ihosairautta aiheuttavan geenivirheen tunnistaminen keskiaasiankoirissa
| Title: | Epidermolysis bullosa -ihosairautta aiheuttavan geenivirheen tunnistaminen keskiaasiankoirissa |
| Author(s): | Niskanen, Julia |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences, Department of Biosciences |
| Discipline: | Genetics |
| Language: | Finnish |
| Acceptance year: | 2016 |
| Abstract: |
Epidermolysis bullosa (EB) is a group of hereditary skin disorders caused by mutations in the genes that code for adhesion molecules in keratinocytes. The symptoms of the disease include blisters and erosions in the skin as well as abnormalities in the mucosal membranes, nails and tooth enamel. Depending on the causative mutation the severity of the disease ranges from mild to lethal.
This master s thesis was carried out in professor Hannes Lohi s canine genetics research group. It is a case study aiming to identify the genetic cause of EB present in Central Asian shepherd dogs. Furthermore, the mode of inheritance, frequency of the mutation in the breed and the effect of the mutation on the tissue were also examined. Primary research material included blood and tissue samples from a family of Central Asian shepherd dogs. Additional samples were obtained from other Central Asian shepherd dogs as well as from dogs of closely related breeds. All dogs included in this study are owned by private persons, and participation in this study was voluntary.
The research methods used in this study included both wet laboratory experiments and bioinformatic in silico procedures. The genome of one affected dog was sequenced in order to identify the gene causing EB, and data from the sequencing was filtered with multiple programs according to recessive model. The model was decided after analyzing the pedigree of the affected dogs. After finding the likely causative gene the mutation was validated in a larger cohort with Sanger sequencing. Protein expression in the tissue of affected dogs was also studied using immunofluorescence staining.
As a result of this study, a new mutation causing recessive dystrophic EB was identified. The mutation is specific to Central Asian shepherd dogs. Affected dogs have a homozygous mutation in the COL7A1 gene, which codes for collagen VII α1 protein. The mutation causes a premature stop codon in the mRNA sequence, which results in abnormal protein production and separation of skin layers. The frequency of the mutation allele in the sample is approximately 18 % and more than a fourth of the dogs in the sample are carriers. Based on the pedigree analysis, the mutation is relatively new and it is only found in a small population. The disease can be prevented from becoming more common in the breed with the help of a gene test, and the test will be available in the commercial MyDogDNA gene test panel.
Epidermolysis bullosa (EB) on yhteisnimitys ryhmälle perinnöllisiä ihon rakkulasairauksia, jotka johtuvat ihon keratinosyyttien kiinnitysmolekyylejä koodaavien geenien mutaatioista. Sairauden oireita ovat muun muassa ihoon muodostuvat rakkulat, haavaumat sekä epänormaalit limakalvot, kynnet tai hammaskiille. Mutaatiosta riippuen taudin vakavuus voi vaihdella lievästä tappavaan.
Tämä tutkielma, joka on toteutettu professori Hannes Lohen koirien geenitutkimusryhmässä, on tapaustutkimus, jonka tarkoituksena oli tunnistaa keskiaasiankoirissa esiintyvän EB:n geneettinen syy sekä selvittää mutaation periytymistapa ja yleisyys keskiaasiankoirien rodussa. Lisäksi pyrittiin selvittämään mutaation vaikutus kudoksen toimintaan proteiinitasolla. Ensisijaisena tutkimusmateriaalina käytettiin yhdestä keskiaasiankoirapentueesta sekä pentueen vanhemmista saatuja veri- ja kudosnäytteitä. Lisäksi koottiin laajempi aineisto muista keskiaasiankoirista sekä lähisukuisista roduista. Kaikki tutkimuksessa mukana olleet koirat ovat yksityishenkilöiden omistamia, ja verinäytteen antaminen tutkimuskäyttöön on ollut vapaaehtoista.
Tutkimuksessa käytettiin sekä kokeellisia laboratoriomenetelmiä että bioinformaattisia menetelmiä. Tautigeenin etsimiseksi yhden sairastuneen koiran koko genomi sekvensoitiin, ja sekvensointidatasta suodatettiin bioinformaattisin keinoin variantteja resessiivisen mallin mukaan. Resessiivinen periytymismalli valittiin sukutauluanalyysin perusteella. Tautigeenin löydyttyä mutaatio ja sen periytyminen varmistettiin isommassa aineistossa Sangerin sekvensoinnilla. Lisäksi tutkittiin proteiinin ilmentymistä sairastuneiden koirien kudoksessa käyttäen immunofluoresenssivärjäystä.
Tutkimuksen tuloksena on uuden resessiivistä dystrofista EB:aa aiheuttavan geenimutaation löytyminen. Mutaatiota esiintyy tutkimuksessa mukana olleista roduista ainoastaan keskiaasiankoirilla. Sairastuneilla koirilla on homotsygootti mutaatio COL7A1-geenissä, joka koodaa tyypin VII kollageenin α1-alayksikköä. Mutaatio aiheuttaa mRNA-sekvenssissä ennenaikaisen lopetuskodonin, minkä seurauksena proteiinia ei tuoteta normaalisti, ja ihon kerrokset irtoavat toisistaan. Mutaatioalleelin yleisyys otoksessa on noin 18 %, ja yli neljännes aineiston koirista on kantajia. Mutaatio on sukupuuanalyysin perusteella suhteellisen uusi, ja se esiintyy hyvin rajatussa populaatiossa. Löydön perusteella kehitettävän geenitestin avulla taudin leviämistä rodussa voidaan yrittää estää, ja testi tulee saataville kaupallisessa MyDogDNA-geenitestipaneelissa.
|
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
|
There are no files associated with this item. |
|||