Browsing by Author "Kaplinski, Lauris"

Now showing 1 - 4 of 4

A novel hypothesis for histone-to-protamine transition in Bos taurus spermatozoa
(2016) Sillaste, Gerly; Kaplinski, Lauris; Meier, Riho; Jaakma, Ülle; Eriste, Elo; Salumets, Andres
DNA compaction with protamines in sperm is essential for successful fertilization. However, a portion of sperm chromatin remains less tightly packed with histones, which genomic location and function remain unclear. We extracted and sequenced histone-associated DNA from sperm of nine ejaculates from three bulls. We found that the fraction of retained histones varied between samples, but the variance was similar between samples from the same and different individuals. The most conserved regions showed similar abundance across all samples, whereas in other regions, their presence correlated with the size of histone fraction. This may refer to gradual histone–protamine transition, where easily accessible genomic regions, followed by the less accessible regions are first substituted by protamines. Our results confirm those from previous studies that histones remain in repetitive genome elements, such as centromeres, and added new findings of histones in rRNA and SRP RNA gene clusters and indicated histone enrichment in some spermatogenesis-associated genes, but not in genes of early embryonic development. Our functional analysis revealed significant overrepresentation of cGMP-dependent protein kinase G (cGMP-PKG) pathway genes among histone-enriched genes. This pathway is known for its importance in pre-fertilization sperm events. In summary, a novel hypothesis for gradual histone-to-protamine transition in sperm maturation was proposed. We believe that histones may contribute structural information into early embryo by epigenetically modifying centromeric chromatin and other types of repetitive DNA. We also suggest that sperm histones are retained in genes needed for sperm development, maturation and fertilization, as these genes are transcriptionally active shortly prior to histone-to-protamine transition.
The application of oligonucleotide hybridization model for PCR and microarray optimization
(2013-08-06) Kaplinski, Lauris
Nukleiinhapped on orgaaniliste makromolekulide hulgas unikaalsed tänu oma võimele kodeerida, dekodeerida ja kanda üle digitaalset informatsiooni. See omadus on aluseks nende kasutamisele arenevates tehnoloogiavaldkondades, alates kliinilisest diagnostikast kuni nanotehnoloogia ja informatsiooni talletamiseni. On aga oluline mõista, et digitaalse informatsiooni töötlemise ja säilitamise aluseks nukleiinhapetes on nende keemilised omadused. Tähtsaim nendest on hübridiseerumine - nukleiinhapete võime moodustada spontaanselt kaheahelaline heeliks kahe komplementaarse või osaliselt komplementaarse üheahelalise molekuli liitumisel. Nukleiinhapete hübridisatsiooni termodünaamika arvestamine võimaldab selle protsessi käitumist suure täpsusega modelleerida ja täiustada paljusid biotehnoloogilisi protsesse. Käesolevas väitekirjas on hübridisatsioonimudelit kasutatud multipleks-PCR-i ja detektsiooni mikrokiipide optimeerimiseks. Me töötasime välja ökonoomse algoritmi jaotamaks PCR praimeripaarid multipleksigruppidesse vastavalt nende omavahelisele sobivusele. Algoritm on realiseeritud nii iseseisva programmi kui veebirakendusena. Me uurisime multipleks PCR ebaõnnestumise põhjuseid ja näitasime, et suur arv mittespetsiifilisi seondumiskohti lähte DNA-l vähendab praimerite töötamise edukust. Need praimeripaarid, millel oli liiga suur arv mittespetsiifilisi seondumisi mitte ainult ei töötanud ise halvasti, vaid vähendasid ka teiste nendega koos amplifiseeritud praimeripaaride õnnestumise tõenäosust. Me töötasime välja arvutiprogrammi genereerimaks täieliku nimekirja kõigist võimalikest bakteriaalse tmRNA hübridiseerimisproovidest mis eristaksid omavahel kahte gruppi organisme. Proovide valideerimise käigus me näitasime, et valides hübridisatsioonienergia läviväärtuse suurema kui 4 kcl/mol on võimalik täielikult vältida valepositiivseid signaale. Me uurisime võimalust suurendada bakteriaalse RNA hübridiseerumiskiirust lisades lühikesi spetsiifilisi oligonukleotiide, mis hübridiseerudes lähtemolekulile ei lase selle sekundaarstruktuuril moodustuda. Seda meetodit kasutades tõusis hübridiseerumiskiirus temperatuuril 37C neli korda.
Creating basis for introducing non‐invasive prenatal testing in the Estonian public health setting
(John Wiley & Sons, Ltd., 2019-11) Žilina, Olga; Rekker, Kadri; Kaplinski, Lauris; Sauk, Martin; Paluoja, Priit; Teder, Hindrek; Ustav, Eva‐Liina; Tõnisson, Neeme; Reimand, Tiia; Ridnõi, Konstantin; Palta, Priit; Vermeesch, Joris Robert; Krjutškov, Kaarel; Kurg, Ants; Salumet, Andres
Objective The study aimed to validate a whole‐genome sequencing‐based NIPT laboratory method and our recently developed NIPTmer aneuploidy detection software with the potential to integrate the pipeline into prenatal clinical care in Estonia. Method In total, 424 maternal blood samples were included. Analysis pipeline involved cell‐free DNA extraction, library preparation and massively parallel sequencing on Illumina platform. Aneuploidies were determined with NIPTmer software, which is based on counting pre‐defined per‐chromosome sets of unique k‐mers from sequencing raw data. SeqFF was implemented to estimate cell‐free fetal DNA (cffDNA) fraction. Results NIPTmer identified correctly all samples of non‐mosaic trisomy 21 (T21, 15/15), T18 (9/9), T13 (4/4) and monosomy X (4/4) cases, with the 100% sensitivity. However, one mosaic T18 remained undetected. Six false‐positive (FP) results were observed (FP rate of 1.5%, 6/398), including three for T18 (specificity 99.3%) and three for T13 (specificity 99.3%). The level of cffDNA of <4% was estimated in eight samples, including one sample with T13 and T18. Despite low cffDNA level, these two samples were determined as aneuploid. Conclusion We believe that the developed NIPT method can successfully be used as a universal primary screening test in combination with ultrasound scan for the first trimester fetal examination.
PCR-i praimerite kvaliteedimudeli integreerimine Primer3-e disainimetoodikasse
(2015) Lepamets, Maarja; Kaplinski, Lauris
Polümeraasi ahelreaktsiooni (PCR) edukas toimumine sõltub praimerite lähtejärjestusega seondumise stabiilsusest ja spetsiifilisusest. Praimeridisaini protsessis tuleb seega jälgida, et disainitaval praimeril ei oleks uuritavas genoomis palju mittespetsiifilisi seondumiskohti. Käesoleva töö raames koostati mudel, mis hindaks praimeri mittetöötamise tõenäosust, lähtudes selle potentsiaalsete seondumiskohtade arvust uuritavas genoomis. Seejärel implementeeriti maskeerimisalgoritm, mis kasutaks loodud mudelit lähtejärjestusest ebasobivate praimeri seondumiskohtade maskeerimiseks. Kirjeldatud algoritm integreeriti praimeridisaini programmi Primer3. Maskeerimisfunktsiooni kasutamine praimeridisaini kontekstis vähendas disainitavate praimerite keskmist mittetöötamise tõenäosust enam kui kaks korda.