Real-Time PCR Quantification of Heteroplasmy in a Mouse Model with Mitochondrial DNA of C57BL/6 and NZB/BINJ Strains.
Mouse models are widely employed to study mitochondrial inheritance, which have implications to several human diseases caused by mutations in the mitochondrial genome (mtDNA). These mouse models take advantage of polymorphisms between the mtDNA of the NZB/BINJ and the mtDNA of common inbred laboratory (i.e., C57BL/6) strains to generate mice with two mtDNA haplotypes (heteroplasmy). Based on PCR followed by restriction fragment length polymorphism (PCR-RFLP), these studies determine the level of heteroplasmy across generations and in different cell types aiming to understand the mechanisms underlying mitochondrial inheritance. However, PCR-RFLP is a time-consuming method of low sensitivity and accuracy that dependents on the use of restriction enzyme digestions. A more robust method to measure heteroplasmy has been provided by the use of real-time quantitative PCR (qPCR) based on allelic refractory mutation detection system (ARMS-qPCR). Herein, we report an ARMS-qPCR assay for quantification of heteroplasmy using heteroplasmic mice with mtDNA of NZB/BINJ and C57BL/6 origin. Heteroplasmy and mtDNA copy number were estimated in germline and somatic tissues, providing evidence of the reliability of the approach. Furthermore, it enabled single-step quantification of heteroplasmy, with sensitivity to detect as low as 0.1% of either NZB/BINJ or C57BL/6 mtDNA. These findings are relevant as the ARMS-qPCR assay reported here is fully compatible with similar heteroplasmic mouse models used to study mitochondrial inheritance in mammals.
Departamento de Genética e Evolução, Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, 13565-905, Brazil; Departamento de Cirurgia, Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 05508-270, Brazil; Departamento de Medicina Veterinária, Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos, Universidade de São Paulo, Pirassununga, SP, 13635-900, Brazil.
Thiago Simões
TS
Machado
Departamento de Genética e Evolução, Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, 13565-905, Brazil; Departamento de Medicina Veterinária, Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos, Universidade de São Paulo, Pirassununga, SP, 13635-900, Brazil.
Carolina Habermann
CH
Macabelli
Departamento de Cirurgia, Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 05508-270, Brazil; Departamento de Medicina Veterinária, Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos, Universidade de São Paulo, Pirassununga, SP, 13635-900, Brazil.
Juliano Rodrigues
JR
Sangalli
Departamento de Genética e Evolução, Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, 13565-905, Brazil.
Thiago Bittencourt
TB
Rodrigues
Departamento de Cirurgia, Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 05508-270, Brazil; Centre de recherche en reproduction animale, Faculté de Medecine Vétérinaire, Université de Montréal, Saint Hyacinthe, QC, J2S 7C6, Canada.
Lawrence Charles
LC
Smith
Departamento de Cirurgia, Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 05508-270, Brazil; Departamento de Medicina Veterinária, Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos, Universidade de São Paulo, Pirassununga, SP, 13635-900, Brazil.
Flávio Vieira
FV
Meirelles
Departamento de Genética e Evolução, Centro de Ciências Biológicas e da Saúde, Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, SP, 13565-905, Brazil; Departamento de Cirurgia, Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP, 05508-270, Brazil; Departamento de Medicina Veterinária, Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos, Universidade de São Paulo, Pirassununga, SP, 13635-900, Brazil.
Marcos Roberto
MR
Chiaratti
D000818:Animals; D004272:DNA, Mitochondrial / Q000235:genetics*; D005260:Female; D008297:Male; D051379:Mice; D008810:Mice, Inbred C57BL; D008814:Mice, Inbred NZB; D060888:Real-Time Polymerase Chain Reaction
D004272:DNA, Mitochondrial