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  Quantitative epigenetische Analyse von Histonmodifikationen in Wildmäusen

Krause, L. (2013). Quantitative epigenetische Analyse von Histonmodifikationen in Wildmäusen. Master Thesis, Universität zu Lübeck, Institut für Neuro- und Bioinformatik, Lübeck.

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Item Permalink: http://hdl.handle.net/11858/00-001M-0000-0015-18A3-D Version Permalink: http://hdl.handle.net/21.11116/0000-0005-19F5-B
Genre: Thesis

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Krause_2014.pdf (Any fulltext), 3MB
Name:
Krause_2014.pdf
Description:
-
Visibility:
Public
MIME-Type / Checksum:
application/pdf / [MD5]
Technical Metadata:
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-
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 Creators:
Krause, Linda1, Author              
Haubold, Bernhard1, Referee              
Börsch-Haubold, Angelika1, Referee              
Affiliations:
1Research Group Bioinformatics, Department Evolutionary Genetics, Max Planck Institute for Evolutionary Biology, Max Planck Society, ou_1445644              

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 Abstract: Epigenetische Modifikationen nuklearer Proteine spielen eine entscheidende Rolle in der Regulation der Genaktivit ¨ at. Studien an ingez¨uchteten Laborm¨ausen helfen die aktivierenden von den repressiven Markierungen zu unterscheiden. Sie zeigen auch, dass Umwelteinfl ¨usse wie sozialer Stress das epigenetische Muster ver ¨andern. Unser Ziel ist es, die Gr¨oße epigenetischer Unterschiede in M¨ausen mit einem heterozygoten Genom unter ¨ahnlichen und verschiedenen Umweltbedingungen zu erfassen. Zun¨achst verwenden wir genomweite Sequenzierungsdaten aus Chromatin Immunopr¨ azipitationen einer aktiven Histonmarkierung (H3K4me3), um die individuellen Unterschiede zwischen zwei Wildm¨ausen einer Mauspopulation zu quantifizieren. Als N¨achstes untersuchen wir, inwieweit sozialer Stress einen Einfluss auf epigenetische Muster in Lebergewebe hat. Wildm¨ause, die in Freilaufgehegen leben und soziale Hierarchien mit dominanten und untergeordneten M¨annchen ausbilden, dienen als experimentelles Modell. Wir vergleichen zwei aktive Histonmarkierungen durch Immunopr ¨ azipitation gefolgt von quantitativer Polymerasekettenreaktion von gesunden M¨annchen, die in Familiengruppen leben und von M¨annchen, die Anzeichen sozialer Ausgrenzung aufweisen. Statistische Analysen zeigen Ver ¨anderungen der epigenetischen Markierungen, die mit dem sozialen Hintergrund der M¨ause zusammenfallen.

Details

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Language(s): deu - German
 Dates: 20132013-12-17
 Publication Status: Published in print
 Pages: 88 Bl.
 Publishing info: Lübeck : Universität zu Lübeck, Institut für Neuro- und Bioinformatik
 Table of Contents: 1 Einleitung 1
2 Material und Methoden 7
2.1 Herkunft der untersuchten Wildm¨ause . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.1 ZH1 und ZH6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.2 Wildm¨ause des ChIP qPCR Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2 Auswertung von ChIP-Seq Datens¨ atzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.1 Weiterverarbeitung von fastq Dateien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2.2 Definition von Peaks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.2.3 Analyse der Anreicherung in funktionellen Einheiten . . . . . . . . . . . 12
2.2.4 Normalisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.5 Differenzmaße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.2.6 Finden von SNPs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3 Chromatin Immunopr¨ azipitation gefolgt von quantitativer PCR . . . . . . . . . . 16
2.3.1 Chromatinpr¨aparation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.3.2 Kontrolle des pr ¨aparierten Chromatins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.3 Ergebnisse der Kontrollen der Chromatinpr¨aparation . . . . . . . . . . . 17
2.3.4 Immunopr¨ azipitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.3.5 Quantitative Polymerasekettenreaktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.4 Bestimmung der Primereffizienz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.5 Vorgehen bei der Auswertung des ChIP qPCR Experiments . . . . . . . . . . . 24
2.5.1 Interpretation der qPCR Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5.2 Normalisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.5.3 Hauptkomponentenanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.5.4 Statistische Auswertung der qPCR Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . 28
3 Ergebnisse 31
3.1 Ergebnisse der ChIP-Seq Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1.1 Qualit ¨ at der Reads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1.2 Mapping der Reads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.1.3 SNP Detektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.1.4 Ergebnisse der Normalisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.1.5 Normierte Differenz der Datens¨ atze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.1.6 Vergleich ZH1 mit ZH6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.1.6.1 Allgemeine Beobachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.1.6.2 Exklusive Peaks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.1.6.3 Alle Peaks ohne exklusive Peaks . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.1.6.4 Alle H3K4me3 Peaks im Vergleich . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.2 Validierung der ChIP qPCR Methode f ¨ ur Wildm¨ause . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.1 Normalisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2.2 Ergebnisse der experimentellen Bestimmung der Primereffizienz . . . . 48
3.2.3 Ergebnisse der Gelelektrophorese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.2.4 Die Triplikate in der qPCR Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.2.5 Die Input Ct-Werte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.3 Ergebnisse des ChIP qPCR Experiments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.3.1 Grafische Darstellung der qPCR Ergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.3.1.1 H3K4me3 Anreicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.3.1.2 H3K27ac Anreicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.3.1.3 Vergleich H3K4me3 mit H3K27ac Anreicherung . . . . . . . . . 61
3.3.2 Statistische Auswertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3.2.1 H3K4me3 Anreicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
3.3.2.2 H3K27ac Anreicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.3.3 Hauptkomponentenanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
3.3.4 Vergleich der H3K4me3 mit der H3K27ac Anreicherung . . . . . . . . . 67
3.3.5 Zusammenhang zwischen der Normierten Differenz und den p-Werten
der statistischen Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
3.3.6 Vergleich zu Bl6 M¨ausen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4 Diskussion 71
Abk¨ urzungsverzeichnis 77
Abbildungsverzeichnis 79
Tabellenverzeichnis 81
Literaturverzeichnis 83
 Rev. Method: -
 Identifiers: Other: Dipl/12518
 Degree: Master

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