Amelogenesis imperfectan genetiikka lancashirenkarjakoirilla
| Title: | Amelogenesis imperfectan genetiikka lancashirenkarjakoirilla |
| Author(s): | Suonto, Lotta |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences |
| Degree program: | Master's Programme in Genetics and Molecular Biosciences |
| Specialisation: | Molecular and Analytical Health Biosciences |
| Language: | Finnish |
| Acceptance year: | 2019 |
| Abstract: |
Amelogenesis imperfekta (AI) on yleisnimitys ryhmälle perinnöllisiä sairauksia, joissa hammaskiille on epänormaalisti muodostunut. Sairautta havaittiin Suomen lancashirenkarjakoirilla, mutta mikään entuudestaan tunnetuista geenimutaatioista ei selittänyt sairautta tässä populaatiossa. Tutkimus rodussa esiintyvän sairauden geneettisen alkuperän selvittämiseksi aloitettiin. Sukutaulujen perusteella sairauden todettiin olevan autosomaalinen ja periytyvän peittyvästi. Kahden sairaan koiran DNAnäytteet eksomisekvensoitiin ja sen tuloksena löydettiin varianttiehdokas geenistä, joka toimii solunsisäisen kalsiumin säätelyssä. Tämän tutkielman tavoitteena oli selvittää, aiheuttaako kyseinen varianttiehdokas AI:ta. 249 lancashirenkarjakoiran verinäytteistä eristettiin DNA. Genominlaajuinen SNP-genotyyppaus ja homotsygotiakartoitus tehtiin neljälle sairaalle koiralle. Variantti genotyypattiin 249 lancashirenkarjakoiralta sekä 91 sukulaisrodun yksilöltä, jotta voitiin varmistaa variantin yhteys sairauteen. Geenin ilmentymistä lymfosyyteissä tutkittiin RT-PCR:n avulla. Myös kliininen tutkimus ja seerumin kalsiumpitoisuuden mittaus suoritettiin. Koirien genotyypit ja ilmiasut olivat yhteneväiset. Uskotaan, että variantin seurauksena translaatio pysähtyy ennenaikaisesti, mikä johtaa normaalia lyhyemmän proteiinin muodostumiseen ja transmembraaniosien puuttumiseen. RT-PCR:n tuloksien perusteella on mahdollista, että proteiini transloidaan mutaatiosta huolimatta. Kliinisissä tutkimuksissa ei havaittu muita vaikutuksia puutteellisen hammaskiilteen lisäksi ja seerumin kalsiumpitoisuus oli normaali. Tutkimustulosten perusteella voidaan todeta, että variantti aiheuttaa AI:ta lancashirenkarjakoirilla. Löytö on merkittävä, sillä geneettistä yhteyttä kyseisen geenin ja AI:n välillä ei ole löydetty aiemmin. Tämän ansiosta voidaan kehittää geenitesti, joka luo mahdollisuuksia niin tutkimukseen kuin eläinlääketieteeseenkin. Tuloksia voidaan soveltaa myös ihmislääketieteeseen. Mutaation ja sen vaikutusten todellinen ymmärtäminen vaatii kuitenkin vielä lisää tutkimusta.
Amelogenesis Imperfecta (AI) is a group of hereditary diseases where tooth enamel is abnormally formed. This disease has been found in Lancashire Heeler dogs. However, none of the mutations known to cause AI in canine, explain the disease in the Lancashire Heeler population. A research study was initiated to investigate the genetic background of the disease in the breed. Based on the pedigree data the disease was suggested to be inherited as an autosomal recessive disease. Whole-exome sequencing of two affected dogs was performed which revealed a plausible candidate variant in a gene regulating intracellular calcium concentration. The aim of this study was to examine whether the mutation in the candidate gene causes AI. The DNA were extracted from blood samples of 249 Lancashire Heelers. A genome-wide SNP genotyping was conducted on four cases and a homozygosity mapping was performed. The candidate variant was genotyped in a large cohort of Lancashire Heelers (n=249) and dogs from related breeds (n=91) to confirm the association with the disease. The expression of the candidate gene in lymphocytes was studied with RT-PCR. Clinical studies were performed to evaluate the clinical features and serum calcium levels were measured. The segregation of genotypes and phenotypes of the dogs was complete. The identified variant is predicted to cause a premature STOP codon, which, if translated, leads to a truncated protein lacking protein transmembrane domains. According to the results acquired from RT-PCR, it is possible that the protein will complete the translation despite the mutation. Clinical studies did not reveal other clinical features than enamel defects and serum calcium levels were normal. According to the results, we suggest that the identified variant is causal for AI in Lancashire Heelers. The results have significant impact because no other genetic connection between the gene and AI has been found before. Consequently, the development of a gene test is possible, creating multiple opportunities for researchers and veterinary medicine. The results are applicable also to human medicine. However, we need more research to achieve a complete understanding of the mutation and its effects.
|
| Keyword(s): | Amelogenesis imperfecta solunsisäinen kalsiumhomeostasia geenimutaatio hammaskiille Amelogenesis imperfecta intracellular calcium regulation variant enamel |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| Suonto_Lotta_pro_gradu_2019.pdf | 1.344Mb |