Eine genomische Bibliothek ist eine der beiden Arten von DNA-Bibliotheken, die die gesamte chromosomale DNA eines bestimmten Organismus enthalten. Innerhalb der genomischen Bibliothek werden verschiedene DNA-Inserts in einer Population identischer Vektoren gespeichert. Um eine genomische Bibliothek eines bestimmten Organismus herzustellen, sollte genomische DNA aus dem Organismus isoliert werden. Restriktionsenzyme verdauen genomische DNA an bestimmten DNA-Sequenzen, was zu Fragmenten genomischer DNA führt. Jedes Fragment kann ein oder zwei Gene enthalten. Diese Fragmente werden in einen bestimmten Vektortyp eingefügt und in ein Wirtsbakterium transformiert, um einen DNA-Klon herzustellen.

Abgedeckte Schlüsselbereiche

1. Was ist eine Genombibliothek? – Definition, Fakten 2. Wie wird eine Genombibliothek erstellt? – Verfahren, Titer, Screening

Schlüsselbegriffe: Genombibliothek, Titer, Restriktionsverdauung, Screening

Was ist eine genomische Bibliothek?

Eine genomische Bibliothek ist ein Satz von DNA-Klonen, die den gesamten DNA-Inhalt eines bestimmten Organismus darstellen. DNA-Klone werden durch Replikation in Mikroorganismen vermehrt. Eine genomische Bibliothek ermöglicht es Forschern, ein interessierendes DNA-Fragment aus der Bibliothek für die Untersuchung zu isolieren. Genomische Bibliotheken sind bei der Sequenzierung des gesamten Genoms wichtig.

Wie wird eine genomische Bibliothek erstellt

Die Schritte, die bei der Herstellung einer genomischen Bibliothek beteiligt sind, werden unten beschrieben.

1. Genomische DNA-Extraktion und -Aufreinigung
2. Verdau von genomischer DNA mit einem bestimmten Restriktionsenzym – Dies kann zu einem Satz von DNA-Fragmenten mit ähnlicher Größe führen. Jedes Fragment kann ein oder zwei Gene des Genoms enthalten.
3. DNA-Fragmente werden in einen bestimmten Vektortyp eingefügt – Der Vektor wird mit dem gleichen Restriktionsenzym verdaut, gefolgt von der Ligation der Inserts in die Vektoren. Die Auswahl eines Vektors hängt von der Größe des Genoms ab. Die Vektorkapazitäten sind unten aufgeführt.

Tabelle 1: Vektorkapazität

Art des Vektors	Größe einfügen
Plasmide	10 kb
Bakteriophage Lambda	20 kb
Cosmiden	45 kb
Bakteriophage P1	70-100 kb
P1 künstliches Chromosom (PAC)	130-150 kb
Bakterielles künstliches Chromosom (BAC)	120-300 kb
Künstliches Hefechromosom (YAC)	250-2000 kb

4. Transformation in einen Wirt – Der Wirt sind in den meisten Fällen Bakterien oder Hefen. Während der Replikation des Wirts wird ein Klon eines bestimmten DNA-Fragments gebildet.

Abbildung 1: Vorbereitung der genomischen Bibliothek

Bestimmung des Titers der Bibliothek

Der Titer der Bibliothek ermöglicht es den Forschern zu verstehen, wie viele transformierte Wirtszellen sich in der Probe befinden. Dazu werden die transformierten Zellen verdünnt und die Anzahl der Zellen pro Volumen gezählt.

Screening-Bibliothek

Das Screening ermöglicht die Isolierung eines bestimmten DNA-Fragments aus der Bibliothek. Sie kann hauptsächlich auf zwei Arten erfolgen, entweder durch direkte Selektion von Rekombinanten oder durch Nachweis der Expression. Die direkte Selektion kann durch PCR und Koloniehybridisierung erfolgen.

Abschluss

Eine genomische Bibliothek ist eine Sammlung von DNA-Fragmenten, die den gesamten DNA-Gehalt im Genom eines bestimmten Organismus darstellen. Es wird hergestellt, indem die fragmentierte DNA des Genoms in einen Vektor eingefügt und die rekombinanten Moleküle zur Vermehrung in eine Wirtszelle transformiert werden.

Referenz:

1. Kumar, Chinnu S. „Genomische Bibliothek“. LinkedIn SlideShare, 4. Oktober 2015, hier verfügbar.

Bild mit freundlicher Genehmigung:

1. „Genomic Library Construction“ von Aluquette – Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia