:: Mikroarrays helfen bei der Aufklärung komplexer Genregulationsnetzwerke

Im Blickpunkt der Genomforschung stand lange im wesentlichen die Entzifferung der vollständigen Erbinformation von Organismen. In den letzten Jahren ist die Zahl der bekannten Genomsequenzen von Bakterien aber auch von höheren Organismen sprunghaft angestiegen. Die Bestimmung der Genomsequenz stellt die Grundlagen für weitere Analysen dar. Diese haben zum Ziel, die zelluläre Umsetzung der Genominformation zu beschreiben und zu verstehen. Die Übersetzung der Geninformation in Proteine ist ein essentieller Vorgang der Umsetzung von Erbinformation in zelluläre Eigenschaften. Die sogenannten DNA-Chip und Array Techniken zur ganz-genomischen Analyse dieses Vorgangs haben sich explosionsartig entwickelt und sind heute aus der modernen Genomforschung nicht mehr wegzudenken. Ihre Anwendungsbereiche liegen sowohl in der Grundlagenforschung als auch in der medizinischen Diagnostik.

Die in der Genomsequenz enthaltene Information wird in zwei Schritten umgesetzt, die schließlich zur Produktion von Proteinen führen. Im ersten Schritt, der Transkription, wird von der Gensequenz eine Abschrift, die sogenannte Boten-RNA, erstellt. Diese dient als Vorlage für die Herstellung von Proteinen in einem als Translation bezeichnetem Vorgang. Nicht alle Gene einer Zelle sind gleichzeitig aktiv und führen zur Herstellung von Proteinen. Die Regulation der Genaktivität bestimmt damit zum großen Teil die Eigenschaften einer Zelle.

Die Messung der Boten-RNA Menge erlaubt Rückschlüsse auf die Aktivität eines Gens. Zur Messung der Boten-RNA Menge macht man sich die Eigenschaft einzelsträngiger Nukleinsäuren wie der Boten-RNA zu Nutze, mit einzelsträngigen Nukleinsäuren komplementärer Sequenz Doppelstränge ausbilden zu können. Dieser als Hybridisierung bezeichnete Prozess ist sehr spezifisch für die jeweilige Nukleinsäuresequenz und eignet sich deshalb für genaue Analysen. Die Methodik der Hybridisierung wird in der Molekularbiologie schon lange für den Nachweis und die Messung verschiedener Nukleinsäuren verwendet. Durch die Entwicklung der Chip- und Array-Technologie ist es gelungen, das Hybridisierungsverfahren für eine große Anzahl an Genen zu parallelisieren. Hierbei werden einzelsträngige DNA-Moleküle bekannter Sequenz als Sensoren für Boten-RNA Moleküle in einem geordneten Raster auf einem Träger fixiert. Da mit solchen Verfahren die Gesamtheit der Gen-Abschriften, die auch als Transkripte bezeichnet werden, untersucht werden kann, spricht man von der Erforschung des Transkriptoms.

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