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New methods for detection and quantification of DNA in hair and their implementation in forensic medicine
Sandra Szabo
Art der Arbeit
Diplomarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Marcela Hermann
DOI
10.25365/thesis.11375
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29315.41376.961170-4
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Haare und Nägel sind Hautanhangsgebilde, bestehend aus verhornten Keratinozyten. Während der Verhornung wird die nukleäre DNA zum überwiegenden Teil abgebaut, der Mechanismus dieses Prozesses ist jedoch weitgehend unbekannt. Darüber hinaus haben forensische Untersuchungen ergeben, dass es möglich ist, DNA aus den Haaren mancher aber nicht aller Individuen aufzureinigen und zu typisieren; die biologische Grundlage für dieses Phänomen ist unklar.
Die Ziele dieses Projekts waren (1) den Beitrag der Keratinozyten-spezifischen Endonuklease DNase1L2 im DNA-Abbau während der Verhornung zu quantifizieren und (2) die Ursache inter-individueller Unterschiede in der DNA-Ausbeute in forensischen Untersuchungen zu bestimmen. Neuartige Protokolle für in situ-Färbung von Kern-DNA in Haaren und für die Quantifizierung von aus Haaren und Nägeln extrahierter DNA wurden etabliert. Während die Kernfärbung in situ die Permeabilisierung der Haare und anschließende Inkubation mit DNA-spezifischen fluoreszierenden Farbstoffen beinhaltete, basierte die Quantifizierungsmethode auf der Amplifikation von DNA mittels real-time PCR.
Vergleichende Untersuchungen mit Haaren und Nägeln von normalen Mäusen und von Mäusen mit fehlender Endonuclease DNase1L2 zeigten, dass DNase1L2 essentiell für den Abbau nukleärer DNA in Haaren und Nägeln sowie von mitochondrialer DNA in Nägeln ist. Screenings von humanen Haarproben mit in situ Kernfärbungen und DNA-Quantifizierung mittels PCR offenbarten eine signifikante Korrelation zwischen der Anzahl von anfärbbaren Zellkernen in Haaren und der extrahierbaren DNA-Menge. Die in situ Färbung von Kernresten in einzelnen Haaren ermöglichte eine Voraussage der Erfolgsrate von Genotypisierungen anhand von Short Tandem Repeats (STRs).
Die Ergebnisse dieser Studie legen nahe, dass DNase1L2 eine entscheidende Rolle im DNA-Abbau in Haaren und Nägeln spielt und helfen dabei, Unterschiede in der DNA-Ausbeute von Haaren zu erklären. Die neue Kernfärbemethode für Haare könnte in zukünftigen forensischen Untersuchungen zur Anwendung kommen.
Abstract
(Englisch)
Hairs and nails are skin appendages that consist of cornified keratinocytes. Nuclear DNA is largely degraded during cornification, however the mechanism of this process has remained elusive. Moreover, forensic investigations have indicated that DNA can be extracted and typed from hair of some individuals but not from others. The biological basis for this phenomenon has been unknown.
The aims of this project were (1) to quantify the contribution of the keratinocyte-specific endonuclease DNase1L2 in the degradation of DNA during cornification and (2) to determine the cause of inter-individual differences in the yield of DNA for forensic investigations. Novel protocols for the in situ labeling of nuclear DNA in hair and for the quantification of DNA extracted from hair and nails were established. In situ labeling involved permeabilization of hair and incubation with DNA-specific fluorescent dyes, whereas DNA quantification was based on real-time PCR amplification.
Comparative investigations of hair and nails from wild-type mice and mice deficient in the endonuclease DNase1L2 showed that DNase1L2 was essential for the breakdown of nuclear DNA in hair and nails as well as for degrading mitochondrial DNA in nails. Screening of human hair samples with in situ DNA labeling and DNA quantification by PCR revealed a significant correlation between the number of residual DNA in situ and the PCR yield. In situ labeling of DNA allowed the prediction of the success rate of short tandem repeat (STR) genotyping of single hairs.
The results of this study suggest that DNase1L2 has a crucial role in the degradation of DNA in hair and nails and help to explain differences in DNA amplification yields from hair. The method of labeling DNA in hair samples may be applied in future forensic investigations.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
DNA degradation DNase1L2 terminal differentiation of hair keratinocytes STR typing
Schlagwörter
(Deutsch)
DNA Abbau DNase1L2 terminale Differenzierung von Haarkeratinocyten STR Genotypisierung
Autor*innen
Sandra Szabo
Haupttitel (Englisch)
New methods for detection and quantification of DNA in hair and their implementation in forensic medicine
Paralleltitel (Deutsch)
Neue Methoden für die Detektion und Quantifizierung von DNA in Haaren sowie deren praktische Anwendung in der forensischen Medizin
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
93 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Marcela Hermann
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC08748973
Utheses ID
10263
Studienkennzahl
UA | 490 | | |