am Puls Biologie 8, Schulbuch

123 Bio- und Gentechnik DNA-Chips zeigen, welche Gene gerade aktiv sind Beim eben dargestellten Fall ging es u. a. darum, ein bestimmtes Gen zu identifizieren, indem man seine Expression untersucht. Seit der Erfor- schung des „Brustkrebsgens“ BRCA1 hat die Tech- nik hierin große Fortschritte gemacht. Mittlerweile lässt sich das Auffinden von aktiven Genen durch den Einsatz von DNA-Chips (Gen- chips = Microarrays) automatisieren. Ein DNA- Chip besteht aus einem Glasplättchen mit eini- gen Dutzend bis mehreren Millionen kleiner Felder ( k Abb. 10, 11). Der Hersteller hat in jedem Feld viele tausend Kopien von einzelsträngigen DNA-Sequenzen verschiedener Gene fixiert – eine Sequenz aus einem Gen pro Feld. Die Länge der Sequenzen beträgt je nach Chip ca. 20 bis einige tausend Basen. Je länger die Sequenz ist, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie nur in einem ganz bestimmten Gen zu finden ist. Im Labor gibt man darauf die mit Fluoreszenz- molekülen markierte cDNA des Testgewebes. Werden unterschiedliche Proben (zB gesundes und krankes Gewebe) verglichen, fügt man bei der Reversen Transkription 1 für jede Probe ein anderes fluoreszierendes Molekül hinzu. Die cDNA bindet an die passende DNA-Sequenz in dem betreffenden Feld. Nicht hybridisierte Reste werden anschließend abgespült. Das Muster der Lichtsignale auf dem Chip lässt sich durch Computer auswerten und zeigt die aktiven Gene der Testzellen ( k Abb. 11). Fluoreszenzmarkier- te cDNA bindet an Genschnipsel: DNA- Chips zeigen die Aktivität einzelner Gene an Abb.10: DNA-Chip. Die unterschiedlichen Farben geben an, ob und wie sich bestimmte Gene in ihrer Aktivität bei zwei Proben unterscheiden. Aus der mRNA des Testgewebes wird mittels Reverser Transkriptase cDNA hergestellt und mit unterschiedlichen Fluoreszenzmarkern gekoppelt. Chips mit so wenigen Feldern wie hier, aber auch mit mehreren Millionen Feldern sind in Gebrauch. In jedem kleinen Feld ist die einzelsträngige DNA-Sequenz eines ande- ren Gens fixiert, die mit passender cDNA hybridisiert. Ein Computer wertet die Lichtsignale aus. Rot bedeutet hier, dass das entspre- chende Gen in Gewebe A aktiv ist, blau in Gewebe B, gelb in beiden. Gewebe A mRNA mRNA cDNA cDNA DNA-Chip Chip-DNA Gewebe B Hybridisieren und Abspülen reverse Transkription und Fluoreszenzmarkierung hybridisierende cDNA Abb.11: DNA-CHip. Jeder Farbpunkt auf einem DNA-Chip mit bekannten DNA-Sequenzen zeigt die Hybridisierung mit cDNA. Glossar 1 Reverse Transkription: In jeder Zelle wird normalerweise nur DNA in RNA umgeschrie- ben (transkribiert). Im Labor macht man sich aber ein Enzym zunutze, das erstmals bei Retroviren entdeckt wurde: die reverse Tran- skriptase. Sie macht aus RNA DNA – was bei RNA-Viren eine Voraussetzung ist für den Ein- bau ihres Erbmaterials in das Wirtsgenom. Reverse Transkriptase wird verwendet, um aus mRNA cDNA (DNA ohne Introns) herzu- stellen (siehe S. 122). Aufgabe W 1 Wo – außer bei Viren – kommt Rever- se Transkriptase noch vor? Recherchiere. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv