An Introduction to Forensic Genetics Forensische Biologie I
H2 DNA structure and the genome
DNA bevat alle informatie die een organisme nodig heeft om te functioneren en
reproduceren.
Binnen elke somatische cel zijn 2 kopieën van het gehele genoom te vinden.
Genoom = haploïd genetische onderdeel van een levend organisme
Adenine --- Thymine (2 waterstofbruggen)
Cytosine --- Guanine (3 waterstofbruggen)
Voor een karyogram worden chromosomen in de metafase gebruikt, omdat ze dan dicht
gepakt zijn en dus beter zichtbaar. Om een nog dichtere structuur te bereiken, worden histon
eiwitten toegevoegd die helpen met het ‘’verpakken’’ en organiseren van het DNA in de
chromosoom structuur.
Gen = regio’s van DNA die coderen voor de eiwitsynthese
Mensen delen 99.9% van onze genetische code met elkaar. Er zijn bepaalde regio’s in het
DNA die vaak de verschillen bevatten en deze worden gebruikt voor DNA-profillering.
DNA-loci die forensisch gebruikt kunnen worden, moeten:
• polymorf zijn (veel variatie tussen individuen)
• makkelijk en goedkoop zijn
• profielen geven die simpel te interpreteren en makkelijk vergelijkbaar zijn
• geen selectieve druk ondervinden
• een lage hoeveelheid mutaties hebben
Minisatellieten (VNTR’s) en microsatellieten (STR’s) worden gebruikt bij forensisch
onderzoek. De structuur van de satellieten is grotendeels hetzelfde, variatie ontstaat in het
aantal herhalingen.
Tandem repeat polymorfen worden ook wel length polymorphisms genoemd.
Minisatellieten werden als eerst gebruikt in de forensische wereld, maar waren beperkt
doordat er een grote hoeveelheid DNA nodig was voor een analyse.
Short Tandem Repeats hebben wel alle kenmerken die een forensische marker nodig heeft:
• STR’s zijn robuust, wat zorgt voor succesvolle analyse van veel biologisch materiaal
• De resultaten kunnen makkelijk met elkaar vergeleken worden
• STR’s hebben een hoge discriminerende waarde (ook bij multiplexing)
• STR’s zijn heel gevoelig, een minimale hoeveelheid DNA is genoeg voor analyse
• Het analyseren van STR’s is goedkoop en makkelijk
• Veel STR’s in het genoom ondervinden geen selectieve druk
Single nucleotide polymorphisms (SNP) = verschil van 1 base in de DNA-sequentie.
Ontstaan als mutaties voorkomen tijdens de replicatie in de meiose.
SNP’s zijn niet heel polymorf, omdat ze vaak alleen voorkomen tussen purines of tussen
pyrimidines onderling.
1
Anne Nagtegaal
, H3 Biological material- collection, characterization and storage
Uitgevallen haren zijn geen goede bron voor DNA, omdat deze meestal geen haarzakje
bevatten.
De vier meest gevonden cellen op PD’s zijn:
• Witte bloedcellen
• Spermacellen
• Epitheelcellen
• Haar follikels
H4 DNA extraction and quantification
DNA extractie heeft 2 doelen:
1. Zo veel mogelijk DNA uit een sample extraheren om een volledig DNA-profiel te
kunnen opstellen.
2. Zo puur mogelijk DNA uit een sample extraheren om een goede analyse uit te
kunnen voeren.
3 fasen van extractie:
1. Verbreken van celmembranen à cel lysis
2. Denaturatie van eiwitten
3. Scheiding van DNA van de eiwitten en andere celonderdelen
Verschillende soorten monsters:
• Sperma
DNA-extractie uit sperma is lastig door de structuur van de spermacel. Het DNA
bevindt zich in het hoofd van de spermacel die veel disulfide-bindingen bevat die
lastig te breken zijn. Sperma wordt ook vaak als mengsel met epitheelcellen
gevonden.
• Haarzakjes
Het is vaak alleen mogelijk om mitochondriaal DNA uit een haarzakje te verkrijgen
door de hoeveelheid disulfide-bindingen. Een haarzakje bevat een hele kleine
hoeveelheid DNA die erg gevoelig voor contaminatie is.
• Harde weefsels
Spierweefsel kan post mortem nog een goede bron van DNA zijn. Als er al
decompositie heeft plaatsgevonden, is DNA-extractie niet meer mogelijk. Harde
weefsels zoals bot bevatten ook cellen met DNA, botten kunnen zelfs
schoongemaakt worden voor de analyse om eventueel contaminerend DNA te
verwijderen.
Het is noodzakelijk om de optimale hoeveelheid DNA in de PCR te gebruiken.
Elke cel bevat ongeveer 6 pg DNA.
Een manier om de kwaliteit en kwantiteit van DNA te analyseren is visualisatie m.b.v.
agarose-gel:
• Agarose is een polymeer dat in verschillende gel-vormen kan voorkomen
• De gel wordt ondergedompeld in een elektroforese-buffer en de DNA-oplossing
wordt in slotjes geladen.
• Een elektrische stroom wordt door de gel geleidt en het negatief geladen DNA
migreert richting de positieve pool.
• Kleine DNA-fragmenten migreren sneller door de gel dan grote DNA-fragmenten.
• Pigmenten zoals ethidium bromide worden toegevoegd om het DNA zichtbaar te
maken.
• Het DNA wordt zichtbaar gemaakt door UV-licht (260 nm).
• De aanwezigheid van DNA wordt zichtbaar, maar ook de grootte van de DNA-
moleculen.
2
Anne Nagtegaal
, • Het is een subjectieve methode, gebaseerd op band intensiteit (met het oog
bepaald).
• Het DNA kan een mengsel zijn van menselijk DNA en microbiologisch DNA, wat voor
een onbetrouwbaar resultaat kan zorgen.
UV-spectrometrie:
DNA absorbeert maximaal bij 260 nm. Door de absorptie te meten tussen 230-300 nm, is het
mogelijk om te bepalen hoeveel koolwaterstof (ethanol) of eiwit in de DNA-oplossing zit. Bij
een zuiver DNA-monster zit het A260/A280 ratio tussen 1.8 en 2.0.
Nadelen: Kleine hoeveelheden DNA kunnen niet betrouwbaar gemeten worden met
spectrometrie, niet humaan specifiek en chemicaliën kunnen voor verstoring zorgen.
Hybridisatie:
Geïsoleerd DNA wordt aan een nylon membraan toegevoegd. Het membraan wordt
blootgesteld aan een probe (= een stukje DNA waarmee d.m.v. hybridisatie een stuk DNA
herkend kan worden).
Voordelen: humaan specifiek
Nadelen: kleine sensitiviteit, analyse is subjectief, arbeidsintensief
Real-time PCR:
= PCR waarbij de producten niet pas na de analyse worden bekeken, maar ook tijdens de
analyse.
DNA-IQ System:
Nieuwe techniek waarbij extractie en kwantificatie gecombineerd worden door binding met
silica-beads. Hierdoor wordt de maximale hoeveelheid DNA verkregen.
H5 Polymerase Chain Reaction
Polymerase Chain Reaction = methode die een specifiek gebied van het DNA kan
amplificeren door de locus exponentieel te kopiëren.
• Kan al uitgevoerd worden met < 100 pg of een paar cellen.
• Er kunnen maximaal 34 cycli uitgevoerd worden, mits er strenge contaminatie
procedures worden uitgevoerd.
Geïsoleerd DNA uit biologische monsters is niet puur. Sommige monsters bevatten stoffen
die Taq-polymerase verhinderen.
Incidenteel DNA à DNA van personen die voor het incident aanwezig waren op de PD,
wordt niet gezien als contaminatie.
DNA dat tijdens het veiligstellen en onderzoeken van de PD wordt overgedragen, wordt wel
gezien als contaminatie.
Er bestaan stoffen die het PCR-proces remmen, zoals ureum, melanine (uit haar en huid),
indigo en collageen. Er bestaan extractiemethodes om deze stoffen te verwijderen.
3
Anne Nagtegaal
H2 DNA structure and the genome
DNA bevat alle informatie die een organisme nodig heeft om te functioneren en
reproduceren.
Binnen elke somatische cel zijn 2 kopieën van het gehele genoom te vinden.
Genoom = haploïd genetische onderdeel van een levend organisme
Adenine --- Thymine (2 waterstofbruggen)
Cytosine --- Guanine (3 waterstofbruggen)
Voor een karyogram worden chromosomen in de metafase gebruikt, omdat ze dan dicht
gepakt zijn en dus beter zichtbaar. Om een nog dichtere structuur te bereiken, worden histon
eiwitten toegevoegd die helpen met het ‘’verpakken’’ en organiseren van het DNA in de
chromosoom structuur.
Gen = regio’s van DNA die coderen voor de eiwitsynthese
Mensen delen 99.9% van onze genetische code met elkaar. Er zijn bepaalde regio’s in het
DNA die vaak de verschillen bevatten en deze worden gebruikt voor DNA-profillering.
DNA-loci die forensisch gebruikt kunnen worden, moeten:
• polymorf zijn (veel variatie tussen individuen)
• makkelijk en goedkoop zijn
• profielen geven die simpel te interpreteren en makkelijk vergelijkbaar zijn
• geen selectieve druk ondervinden
• een lage hoeveelheid mutaties hebben
Minisatellieten (VNTR’s) en microsatellieten (STR’s) worden gebruikt bij forensisch
onderzoek. De structuur van de satellieten is grotendeels hetzelfde, variatie ontstaat in het
aantal herhalingen.
Tandem repeat polymorfen worden ook wel length polymorphisms genoemd.
Minisatellieten werden als eerst gebruikt in de forensische wereld, maar waren beperkt
doordat er een grote hoeveelheid DNA nodig was voor een analyse.
Short Tandem Repeats hebben wel alle kenmerken die een forensische marker nodig heeft:
• STR’s zijn robuust, wat zorgt voor succesvolle analyse van veel biologisch materiaal
• De resultaten kunnen makkelijk met elkaar vergeleken worden
• STR’s hebben een hoge discriminerende waarde (ook bij multiplexing)
• STR’s zijn heel gevoelig, een minimale hoeveelheid DNA is genoeg voor analyse
• Het analyseren van STR’s is goedkoop en makkelijk
• Veel STR’s in het genoom ondervinden geen selectieve druk
Single nucleotide polymorphisms (SNP) = verschil van 1 base in de DNA-sequentie.
Ontstaan als mutaties voorkomen tijdens de replicatie in de meiose.
SNP’s zijn niet heel polymorf, omdat ze vaak alleen voorkomen tussen purines of tussen
pyrimidines onderling.
1
Anne Nagtegaal
, H3 Biological material- collection, characterization and storage
Uitgevallen haren zijn geen goede bron voor DNA, omdat deze meestal geen haarzakje
bevatten.
De vier meest gevonden cellen op PD’s zijn:
• Witte bloedcellen
• Spermacellen
• Epitheelcellen
• Haar follikels
H4 DNA extraction and quantification
DNA extractie heeft 2 doelen:
1. Zo veel mogelijk DNA uit een sample extraheren om een volledig DNA-profiel te
kunnen opstellen.
2. Zo puur mogelijk DNA uit een sample extraheren om een goede analyse uit te
kunnen voeren.
3 fasen van extractie:
1. Verbreken van celmembranen à cel lysis
2. Denaturatie van eiwitten
3. Scheiding van DNA van de eiwitten en andere celonderdelen
Verschillende soorten monsters:
• Sperma
DNA-extractie uit sperma is lastig door de structuur van de spermacel. Het DNA
bevindt zich in het hoofd van de spermacel die veel disulfide-bindingen bevat die
lastig te breken zijn. Sperma wordt ook vaak als mengsel met epitheelcellen
gevonden.
• Haarzakjes
Het is vaak alleen mogelijk om mitochondriaal DNA uit een haarzakje te verkrijgen
door de hoeveelheid disulfide-bindingen. Een haarzakje bevat een hele kleine
hoeveelheid DNA die erg gevoelig voor contaminatie is.
• Harde weefsels
Spierweefsel kan post mortem nog een goede bron van DNA zijn. Als er al
decompositie heeft plaatsgevonden, is DNA-extractie niet meer mogelijk. Harde
weefsels zoals bot bevatten ook cellen met DNA, botten kunnen zelfs
schoongemaakt worden voor de analyse om eventueel contaminerend DNA te
verwijderen.
Het is noodzakelijk om de optimale hoeveelheid DNA in de PCR te gebruiken.
Elke cel bevat ongeveer 6 pg DNA.
Een manier om de kwaliteit en kwantiteit van DNA te analyseren is visualisatie m.b.v.
agarose-gel:
• Agarose is een polymeer dat in verschillende gel-vormen kan voorkomen
• De gel wordt ondergedompeld in een elektroforese-buffer en de DNA-oplossing
wordt in slotjes geladen.
• Een elektrische stroom wordt door de gel geleidt en het negatief geladen DNA
migreert richting de positieve pool.
• Kleine DNA-fragmenten migreren sneller door de gel dan grote DNA-fragmenten.
• Pigmenten zoals ethidium bromide worden toegevoegd om het DNA zichtbaar te
maken.
• Het DNA wordt zichtbaar gemaakt door UV-licht (260 nm).
• De aanwezigheid van DNA wordt zichtbaar, maar ook de grootte van de DNA-
moleculen.
2
Anne Nagtegaal
, • Het is een subjectieve methode, gebaseerd op band intensiteit (met het oog
bepaald).
• Het DNA kan een mengsel zijn van menselijk DNA en microbiologisch DNA, wat voor
een onbetrouwbaar resultaat kan zorgen.
UV-spectrometrie:
DNA absorbeert maximaal bij 260 nm. Door de absorptie te meten tussen 230-300 nm, is het
mogelijk om te bepalen hoeveel koolwaterstof (ethanol) of eiwit in de DNA-oplossing zit. Bij
een zuiver DNA-monster zit het A260/A280 ratio tussen 1.8 en 2.0.
Nadelen: Kleine hoeveelheden DNA kunnen niet betrouwbaar gemeten worden met
spectrometrie, niet humaan specifiek en chemicaliën kunnen voor verstoring zorgen.
Hybridisatie:
Geïsoleerd DNA wordt aan een nylon membraan toegevoegd. Het membraan wordt
blootgesteld aan een probe (= een stukje DNA waarmee d.m.v. hybridisatie een stuk DNA
herkend kan worden).
Voordelen: humaan specifiek
Nadelen: kleine sensitiviteit, analyse is subjectief, arbeidsintensief
Real-time PCR:
= PCR waarbij de producten niet pas na de analyse worden bekeken, maar ook tijdens de
analyse.
DNA-IQ System:
Nieuwe techniek waarbij extractie en kwantificatie gecombineerd worden door binding met
silica-beads. Hierdoor wordt de maximale hoeveelheid DNA verkregen.
H5 Polymerase Chain Reaction
Polymerase Chain Reaction = methode die een specifiek gebied van het DNA kan
amplificeren door de locus exponentieel te kopiëren.
• Kan al uitgevoerd worden met < 100 pg of een paar cellen.
• Er kunnen maximaal 34 cycli uitgevoerd worden, mits er strenge contaminatie
procedures worden uitgevoerd.
Geïsoleerd DNA uit biologische monsters is niet puur. Sommige monsters bevatten stoffen
die Taq-polymerase verhinderen.
Incidenteel DNA à DNA van personen die voor het incident aanwezig waren op de PD,
wordt niet gezien als contaminatie.
DNA dat tijdens het veiligstellen en onderzoeken van de PD wordt overgedragen, wordt wel
gezien als contaminatie.
Er bestaan stoffen die het PCR-proces remmen, zoals ureum, melanine (uit haar en huid),
indigo en collageen. Er bestaan extractiemethodes om deze stoffen te verwijderen.
3
Anne Nagtegaal
