Forensic evaluation of the 20 STR loci in the population of Croatia

Verification of insertion-deletion markers (InDels) and microsatellites (STRs) as subsidiary tools for inferring Slavic population ancestry

Genetic markers for the prediction of biogeographical ancestry have proved to be effective tools for law enforcement agencies for many years now. In this study, we attempted to assess the potential of insertion-deletion markers (InDel) and microsatellites (STRs) as subsidiary polymorphisms for inference of Slavic population ancestry. For that purpose, we genotyped Slavic-speaking populations samples from Belarus, the Czech Republic, Poland, Serbia, Ukraine and Russia in 46 InDels and 15 STRs by PCR and capillary electrophoresis and analyzed for between-population differentiation with the use of distance-based methods (FST, principal component analysis and multidimensional scaling). Additionally, we studied a sample from a Polish individual of well-documented genealogy whose biogeographic ancestry had previously been inferred by commercial genomic services using autosomal single nucleotide polymorphisms (SNPs), mitochondrial DNA and Y-SNP markers. For comparative purposes, we used genotype data collected in the “forInDel” browser and allele frequencies from previously published papers. The results obtained for InDels and STRs show that the Slavic populations constitute a genetically homogeneous group, with the exception of the Czechs differing clearly from the other tested populations. The analysis of the known Polish sample in the Snipper application proves the usefulness of the InDel markers on the continental level only. Conversely, microsatellites not only improve prediction, but are also informative if considered as an independent set of ancestry markers. Weryfikacja markerów insercyjno-delecyjnych (InDels) i mikrosatelitarnych (STR) jako narzędzi pomocniczych do wnioskowania o pochodzeniu populacji słowiańskiej Markery genetyczne do przewidywania pochodzenia biogeograficznego od wielu lat okazują się skutecznymi narzędziami dla organów ścigania. W tym badaniu podjęliśmy próbę oceny potencjału markerów insercyjno-delecyjnych (InDel) i mikrosatelitarnych (STR) jako pomocniczych polimorfizmów do wnioskowania o pochodzeniu populacji słowiańskiej. W tym celu genotypowaliśmy próbki populacji słowiańskojęzycznych z Białorusi, Czech, Polski, Serbii, Ukrainy i Rosji w w zakresie 46 markerów InDel oraz 15 loci STR za pomocą PCR i elektroforezy kapilarnej oraz analizowaliśmy pod kątem różnicowania między populacjami za pomocą metod bazujących na dystansach genetycznych (FST, analiza głównych składowych i skalowanie wielowymiarowe). Dodatkowo zbadaliśmy próbkę mężczyzny z populacji polskiej o dobrze udokumentowanej genealogii, którego pochodzenie biogeograficzne zostało wcześniej ustalone przez komercyjne usługi genomiczne przy użyciu autosomalnych polimorfizmów pojedynczych nukleotydów (SNP), mitochondrialnego DNA i markerów Y-SNP. Do celów porównawczych wykorzystaliśmy dane genotypowe zebrane w przeglądarce „forInDel” i częstości alleli z wcześniej opublikowanych artykułów. Uzyskane wyniki dla InDels i STR wskazują, że populacje słowiańskie stanowią grupę genetycznie jednorodną, z wyjątkiem Czechów wyraźnie różniących się od pozostałych badanych populacji. Analiza znanej polskiej próbki w aplikacji Snipper dowodzi przydatności markerów InDel jedynie na poziomie kontynentalnym. Z kolei, mikrosatelity nie tylko poprawiają wyniki predykcji, ale są informatywne jako niezależny zestaw markerów pochodzenia biogeograficznego.

Expanded Croatian 12 X-STR loci database with an overview of anomalous profiles

In order to implement X-chromosome short tandem repeat (X-STR) typing into routine forensic practice, reference database of a given population should be established. Therefore we extended already published data with additional 397 blood samples from unrelated Croatian citizens, and analyzed the total of 995 samples (549 male and 446 female) typed by Investigator^® Argus X-12 Kit. To test genetic homogeneity of consecutively processed five historic-cultural regions covering the entire national territory, we calculated pairwise Fst genetic distances between regions based on allele and full haplotype frequencies. Since the comparison did not yield any statistically significant difference, we integrated STR profile information from all regions and used the whole data set to calculate forensic parameters. The most informative marker is DXS10135 (polymorphism information content (PIC = 0.929) and the most informative linkage group (LG) is LG1 (PIC = 0.996). We confirmed linkage disequilibrium (LD) for seven marker pairs belonging to LG2, LG3 and LG4. By including LD information, we calculated cumulative power of discrimination that amounted to 0.999999999997 in females and 0.999999005 in males. We also compared Croatia with 13 European populations based on haplotype frequencies and detected no statistically significant Fst values after Bonferroni correction in any LG. Multi-dimensional scaling plot revealed tight grouping of four Croatian regions amongst populations of southern, central and northern Europe, with the exception of northern Croatia. In this study we gave the first extensive overview of aberrant profiles encountered during Investigator^® Argus X-12 typing. We found ten profiles consistent with single locus duplication followed by tetranucleotide tract length polymorphism. Locus DXS10079 is by far the most frequently affected one, presumably mutated in eight samples. We also found four profiles consistent with X-chromosome aneuploidy (three profiles with XXX pattern and one profile with XXY pattern). In conclusion, we established integral forensic Croatian X-chromosome database, proved forensic pertinence of Investigator^® Argus X-12 Kit for the entire Croatian population and identified locus DXS10079 as a potential duplication hotspot.