Genomforschung : Das große Puzzle: Ein Lebensfaden aus Millionen DNS-Schnipseln

Weniger als einen halben Gramm Knochen haben die Forscher um Svante Pääbo für ihre Entzifferung des Neandertalergenoms benötigt. Aus dieser winzigen Probe konnten sie mit einigen Chemikalien die gesamte Erbsubstanz herauslösen – Millionen kleiner Schnipsel, jeder DNS-Faden nicht länger als 100 Basenpaare.

Diese Erbgutfäden vom Neandertaler werden dann an winzigen Kügelchen befestigt. Dazu heften die Forscher eine Art molekularen Klebestreifen an alle Schnipsel. Die werden mit Millionen der kleinen Kügelchen gemischt, die das Gegenstück zu diesem Klebestreifen tragen. Die Verhältnisse sind so ausgerechnet, dass sich im Durchschnitt an jedes Kügelchen genau ein DNS-Bruchstück heftet.

Die so beladenen Kügelchen werden dann in ein Wasser-Öl-Gemisch gegeben. Dieses wird geschüttelt, so dass sich winzige Tröpfchen bilden, in denen wieder je ein Kügelchen enthalten ist. In diesen Tropfen wird dann mit dem PCR-Verfahren die DNS vervielfacht. Die PCR ist ein Schnellkopierer für Erbinformation. Am Ende ist das Kügelchen mit Kopien dieses einen DNS-Schnipsels beladen.

Schließlich kommen die Kügelchen auf eine Platte, die drei Millionen winzige Vertiefungen enthält. Jedes Kügelchen landet in einer Vertiefung. Es dient dort mit seinen abertausend DNS-Stücken als Schablone.

Nun wird jeweils nacheinander eine Flüssigkeit mit einer der vier Basen (den Buchstaben des genetischen Codes: Adenosin, Cytosin, Guanin, Thymin) auf die Platte gegeben.

Dockt die Base in einer der Vertiefungen an die DNS an, gibt es dort eine Reaktion, die ein Lichtsignal aussendet. Die Signale werden für alle drei MIllionen Vertiefungen registriert. Aus dem Muster erkennt man, welche Basen in welcher Reihenfolge angebaut wurden – die Sequenz. Am Computer werden die Abschnitte dann anhand von Überlappungen zum Genom zusammengesetzt. kkp

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