Prednaska 1_2014 - Laboratory of Mouse Molecular Genetics

Prednaska 1_2014 - Laboratory of Mouse Molecular Genetics

Molekulární genetika savčího (= myšího) organismu
MB140P57
Datum Přednáška 1 Hodina Přednáší Obsah 2014 25.4. pátek 11-­‐13 hod Jiří Forejt Úvod, klasicka geneJka laboratorní myši Přednáška 2 29.4. úterý 15-­‐17 hod Petr Jansa Myší genom Přednáška 3 6.5. úterý 15-­‐17 hod Jiří Forejt ES -­‐ iPS buňky, pluripotence Přednáška 4 13.5-­‐úterý 15-­‐17 hod Zdeněk Trachtulec Manipulace myšího genomu Přednáška 5 16.5.pátek Jiří Forejt 11-­‐12 hod EpigeneJcke regulace, imprinJng Laboratory of Mouse Molecular Genetics
Laboratory of Mouse Molecular Genetics
v  Genetics of hybrid sterility, Prdm9, Hstx1, Hstx2
v  Meiotic X-chromosome inactivation
v  Genetics of chromosomal sterility - MSUC
v  Mouse model of human aneuploidy syndromes
v  Genetics of gene expression and alternative splicing
Hst1
Prdm9
SCIENCE VOL 323 16 JANUARY 2009
2012 Proceedings of the Na4onal Academy of Sciences of the USA, E468–E477 | PNAS | Published online January 17, 2013 2014
2012 Proceedings of the Na4onal Academy of Sciences of the USA, E468–E477 | PNAS | Published online January 17, 2013 2014
Myš domácí, Mus musculus - modelový genetický
systém pro studium funkce savčích/lidských genů a
genomů
Laboratorní myš mozaika
poddruhů
domesticus,
musculus,
castaneus
a spretus
Mus m. molossinus = Mus m. musculus x Mus m. castaneus
Lokalizace
poddruhů
domesticus,
musculus,
castaneus,
a spretus
The SNP density between any two inbred strains of mice varies according to the
chromosomal region concerned and changes abruptly when passing from one region to
the next
Jean Louis Guenet Genome Res. 2005; 15: 1729-1740
Proč je myš modelovým organismem savců?
BIOLOGIE
GENETICKÁ ANALÝZA
Počet generací do roka: 4
Sekvence myšího genomu
2002
Potomků ve vrhu: 5-15
23 000 protein kodujících genů
Inbredních kmenů: 474
Transgeneze
EMBRYONÁLNÍ
KMENOVÉ BUŇKY
Cílená manipulace genů
homologní rekombinací
20 párů chromosomů
Komparativní genomika
Kongenní, RI a RK kmeny
Mutageneze genomu
Chromosomální substituční
kmeny. SPF myši pro funkční
genomiku.
Genomika komplexních znaků
Počty genů myšího genomu
• 
• 
• 
• 
• 
Known protein-coding genes: 23,148
Short non-coding genes 5860
Long non-coding genes 4074
Pseudogenes: 5935
Gene transcripts 94647
GRCm38 - Genome Reference Consortium Mouse Reference 38), strain C57BL/6J), 2012
.
Myší karyotyp
Syntenní
oblasti
myšího a
lidského
genomu
Mouse is the best model but why human is not more like a mouse?
DNA sequence : coding 70% identical
noncoding 40% identical
> 340 regions of conserved synteny
75 myr Mus musculus
Homo sapiens
Eomaia scansoria
Inbrední kmeny: Příprava křížením (bratr x sestra)
F20 = 98.7%
F40= 99.98%
Homozygotizace genomu v průběhu inbreedingu.
478 Mouse inbred strains at MGI listing
* The strain C57BL/6J was sequenced by the Mouse Genome
Sequencing initiative.
* The strains 129S1/SvImJ, A/J, AKR/J, BALB/cByJ, BTBR T
+ tf/J, C3H/HeJ, CAST/EiJ, DBA/2J, FVB/NJ, MOLF/
EiJ, KK/HlJ, NOD/ShiLtJ, NZW/LacJ, PWD/PhJ, and
WSB/EiJ were resequenced by the National Institute of
Health and Environmental Sciences (NIEHS)
Resequencing Project.
* The majority of the data in the Mouse Phenome Database is
for 40 genetically diverse and widely used JAX® Mice
strains.
Jakýkoliv
reproducibilní
rozdíl mezikmenů
dvěmaumožní
inbredními
kmeny Porovnání
fenotypů inbredních
odlišit
má genetickou
podstatu
genetickou a negenetickou
variaci
kvantitativního znaku
….a tu je možné finálně detegovat jako SNP(s).
acgctgtaccctgcg
acggtgtaccctgcg
Příprava kongenního kmene
Homozygotizace pozadí v průběhu kongenizace
Velikost diferenciálního segmentu v průběhu kongenizace
Rekombinantní
Inbrední kmeny
RI kmeny:
Strain distribution
pattern
Figure 4. The collaborative cross stems from an 8-way interstrain cross
Jean Louis Guenet Genome Res. 2005; 15: 1729-1740
Microsatellite markers
259 microsatellite markers
average distance 6.8 cM
maximum distance 13 cM
Mapování pomocí mikrosatelitů (zpětné křížení BC1)
b
D17Mit57
D17Mit36
c
c
D17Mit57
D17Mit36
D17Mit61
c
X
D17Mit61
Mit57
bc
cc bc cc bc
cc bc cc
Mit36
bc
cc cc bc bc
cc cc bc
Mit61
bc
cc cc bc cc
bc bc cc
Total 279
125
137
5
3
2
7
0
Mit57-Mit36= 3+2/279=1.8% = 1.8cM
Mit36-Mit61= 7+5/279=4.3% = 4.3cM
0
Consomic = Chromosome substitution strains
B6.PWD-Chr1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 XX(XY)
B6.PWD-Chr2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 XX(XY)
B6.PWD-Chr3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 XX(XY)
B6.PWD-Chr4
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 XX(XY)
…..
2
…..
1
B6.PWD-ChrX
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 XX(XY)
B6.PWD-ChrY
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 XY
donor strain: PWD/Ph (Mus musculus musculus)
recipient strain: C57BL/6J (Mus musculus domesticus)
Construction of an inter-subspecies consomic strain
PWD/Ph
C57BL/6J
2
3
1
…
2
3
…
F1
BC1
BC2
BC3
…
1
BC10
1
2
3
1
2
3
B6.PWD-Chr2
1
2
3
Power of Consomics in dissection of complex traits
B6.PWD-Chr16
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 XX(XY)
B6
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 XX(XY)
Any heritable difference between B6.PWD-Chr16 and B6
is under the control of a genetic factor(s) on Chr 16
Gene mRNA level…
Alternative splicing…
Protein variants
Metabolite level in blood…
Visceral fat…
Behavior…
Low reproductive fitness of some consomic strains
The presence of two copies of a PWD chromosome reduced fertility of
most consomic strains
Sub-consomics – intervals of PWD
sequence
Conplastic strain B6.PWD-Mt
PWD/Ph - C57BL/6J
PWD/Ph - M. m.
molossinus
C57BL/6J - M. m.
molossinus
Identical
Total
%
Identical
Total
%
Identical
Total
%
15910
16303
97,59
16246
16300
99,67
15907
16300
97,59
All phenotypic differences
between B6 and B6.PWD-Mt mice
are determined by the differences
in their MtDNA sequences
Genome Res., 18:509-505, 2008
17,000 mice
95,000 SSLP genotypes,
and 4,300 matings.
All strains available from
The Jackson Laboratory,
Bar Harbor, Maine, USA
Odkazy na literaturu
http://www.informatics.jax.org/silver/
Odkazy na literaturu (2)
J.L. Guenet: The mouse genome, Genome Res.
15:1729-1740, 2005