Restriktionsenzyme sind eine Art von Endonukleasen, die verwendet werden können, um doppelsträngige DNA an bestimmten Regionen zu schneiden. Sie ermöglichen es Forschern, aus genomischer DNA gewünschte DNA-Fragmente zu gewinnen. Beim DNA-Fingerprinting können Restriktionsenzyme verwendet werden, um DNA zu schneiden, um das Bandenmuster von STR zu erhalten.

Restriktionsenzyme sind Endonukleasen, die doppelsträngige DNA in der Mitte des Strangs an bestimmten Sequenzen schneiden. Sie werden in einer Vielzahl von Genomstudien verwendet, wie z. B. rekombinante DNA-Technologie, molekulares Klonen, Restriktionsfragment-Polymorphismus (RFLP)-Analyse, DNA-Kartierung usw. DNA-Fingerprinting ist eine Technik in der Biotechnologie zur Bestimmung der Eigenschaften von DNA oder der DNA-Profil eines bestimmten Organismus. Das DNA-Profil wird basierend auf einer Art von sich wiederholenden Elementen generiert, die als Short Tandem Repeats (STRs) bekannt sind. Beim DNA-Fingerprinting werden STR-Regionen mit Restriktionsenzymen verdaut, um ein Bandenmuster zu erhalten, das als DNA-Profil bezeichnet wird.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was sind Restriktionsenzyme? – Definition, Merkmale, Funktion 2. Wie werden Restriktionsenzyme beim DNA-Fingerprinting verwendet? – Rolle von Restriktionsenzymen beim DNA-Fingerprinting

Schlüsselbegriffe: DNA-Fingerprinting, Restriktionsenzyme, Restriktionserkennungsstellen, Short Tandem Repeats (STRs)

Was sind Restriktionsenzyme?

Restriktionsenzyme sind die Endonukleasen, die doppelsträngige DNA an spezifischen DNA-Sequenzen, die als Restriktionserkennungsstellen bekannt sind, spalten. Daher sind sie eine Art biochemischer Scheren. Restriktionsenzyme werden natürlicherweise von Bakterien zur Abwehr von Bakteriophagen produziert. Diese Enzyme werden aus Bakterien isoliert und im Labor zum Schneiden von DNA verwendet. Die Fähigkeit von Restriktionsenzymen, DNA an einer genauen Stelle zu schneiden, ermöglicht es Forschern, gewünschte DNA-Fragmente aus genomischer DNA zu isolieren. Die Wirkung von zwei Restriktionsenzymen ist in Abbildung 1 dargestellt.

Abbildung 1: Restriktionsenzyme

Wie werden Restriktionsenzyme beim DNA-Fingerprinting verwendet?

Beim DNA-Fingerprinting werden Muster der sich wiederholenden Elemente, die als Short Tandem Repeats (STRs) bezeichnet werden, einer Analyse unterzogen. STRs werden in den zentromerischen Regionen von Chromosomen gefunden und gehören zu den nicht-kodierenden Regionen des Genoms. Daher sind STRs eine Art Satelliten-DNA. Somit werden kurze Nukleotidsequenzen (2–6 Basenpaare) in STRs eine variable Anzahl von Malen wiederholt. Da Individuen eine unterschiedliche Anzahl von STRs an einem gegebenen Locus haben. Daher ist das DNA-Profil für eine bestimmte Person einzigartig. In diesem Sinne kann DNA-Fingerabdruck bei der Identifizierung von Personen bei Vaterschaftstests sowie bei forensischen Untersuchungen verwendet werden. Die DNA-Fingerprinting-Technik wurde 1984 von Sir Alec Jeffreys entwickelt. Das Verfahren des DNA-Fingerprintings wird unten beschrieben.

1. DNA sollte aus einer bestimmten biologischen Probe wie Blut, Speichel, Sperma usw. isoliert werden.
2. STR-Regionen werden durch PCR amplifiziert, um eine beträchtliche Menge an DNA zu erhalten.
3. Amplifizierte DNA kann mit Restriktionsenzymen verdaut werden.
4. Die Fragmente können aufgrund ihrer Größe durch Gelelektrophorese getrennt werden.

In Abbildung 2 sind unterschiedliche Bandenmuster von STRs bei mehreren Personen dargestellt.

Abbildung 2: STR-Muster

Im Allgemeinen besteht die menschliche DNA aus 700.000 Restriktionserkennungsstellen im gesamten Genom. Daher kann auch innerhalb von STR-Regionen eine beträchtliche Anzahl von Restriktionserkennungsstellen gefunden werden. Durch Schneiden von STRs durch Restriktionsenzyme an einer bestimmten Restriktionserkennungsstelle kann ein Bandenmuster erhalten werden. Aufgrund der variablen Anzahl von Wiederholungen in STR-Regionen unterscheidet sich auch das Bandenmuster von Person zu Person.

Abschluss

Restriktionsenzyme sind eine Art von Endonukleasen, die verwendet werden können, um doppelsträngige DNA an bestimmten Regionen zu schneiden. Sie ermöglichen es Forschern, aus genomischer DNA gewünschte DNA-Fragmente zu erhalten. Beim DNA-Fingerprinting können Restriktionsenzyme verwendet werden, um DNA zu schneiden, um das Bandenmuster von STR zu erhalten.

Referenz:

1. „DNA-Fingerabdruck“. Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 15. Februar 2016, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „TaiIMae“ von Inks002 in der englischsprachigen Wikipedia (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia 2. „D1S80Demo“ von PaleWhaleGail in der englischen Wikipedia (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia