mikrosatelliten (biologie)?
Hey ihr lieben ich hab ein kleinesProblem.
Ich verstehe einfach nicht was mikrosatelliten sind mein Lehrer sagt, es sind stellen in der DNA wo unwichtige Sachen drauf stehen. Warum trennt man bei dem STRs vorgang dann die Mikrosatelliten von der DNA?
Danke🌹
3 Antworten
Mikrosatelliten oder short tandem repeats (STRs) sind Bereiche in der nichtcodierenden DNA, also in jenem Bereich, der nicht für ein bestimmtes Protein codiert. Es sind im Prinzip kurze Sequenzen von zwei oder drei bis (je nach Definition) etwa sechs Basenpaaren, die sich in immer gleicher Reihenfolge wiederholen, damit gehören STRs zur so genannten repetitiven DNA. Dass Mikrosatelliten Teil der nichtcodierenden DNA sind, hat einen entscheidenden Vorteil; da es im Prinzip "egal" ist, wie viele Kopien quasi hintereinander geschaltet ist (STRs codieren ja keine "wichtige" Information), unterliegen sie bei weitem nicht so strenger Selektion wie jene Bereiche der DNA, die für Proteine codieren. Solche "wichtigen" DNA-Bereiche sind mitunter hochkonserviert, d.h. sie sind bei nahezu allen Lebewesen identisch oder nur sehr wenig verändert - weil schon eine winzige Abweichung verheerende Folgen haben könnte. So sind z.B. Cytochrom-Gene häufig sehr stark konserviert. STRs dagegen gehören zu jenem Bereich der DNA, den man als hochvariabel bezeichnet. Wie viele Sequenzwiederholungen nacheinander geschaltet sind, ist bei jedem einzelnen Individuum verschieden, es können bis zu 100 Wiederholungen der stets gleichen Sequenz sein.
Das macht STRs zum einen für die Forensik interessant, beispielsweise für Vaterschaftsanalysen, indem man mehrere Allele auf ihre STR-Länge hin untersucht und dann mit den entsprechenden Allelen des potentiellen Vaters vergleicht. Stimmen die Längen überein, gilt die Vaterschaft als wahrscheinlich. Aber auch für die Wissenschaft sind STRs sehr interessant, vor allem bei der Rekonstruktion phylogenetischer Stammbäume. Da sich mit STRs auch einzelne Individuen der gleichen Art (oder nahe verwandter Arten) voneinander unterscheiden lassen, kann man STRs auch zur Analyse von genetischen Untergruppierungen und Metapopulationen verwenden. Etwa, um zu schauen, ob sich unterschiedliche Populationen auffällig voneinander unterscheiden, was ein Hinweis auf eine mögliche neue Artbildung sein könnte (falls die Unterschiede sich als groß erweisen). Die Analyse von STRs hat den Vorteil, dass der Aufwand relativ gering ist, da man dafür nicht das komplette Genom sequenzieren muss, sondern nur vergleichsweise kleine Bereiche. Dadurch wird es beispielsweise für Universitäten, die bekanntlich vor allem durch öffentliche Gelder finanziert werden, kostengünstiger als eine Gesamtgenomanalyse.
Im Prinzip geht man dabei in etwa so vor: mittels PCR werden die Abschnitte (Loci) mit den STRs zunächst amplifiziert, dafür benötigt man jeweils zwei Primer (der Primer dient als Startpunkt für das Enzym, welches die Amplifikation durchführt, z.B. die Taq-Polymerase), welche einmal "vorne" und einmal "hinten" den STR flankieren. Die amplifizierte DNA kann man anschließend gelelektrophoretisch auftrennen. Bei einer Vaterschaftsanalyse reicht es im Prinzip dann schon aus, einfach die Laufspuren miteinander zu vergleichen. Wenn man beispielsweise einen phylogenetischen Stammbaum von drei Arten A, B und C erstellen will, kann man die Banden aus dem Gel ausschneiden, die darin enthaltene DNA aufreinigen und anschließend zur Sequenzierung einschicken lassen (nur wenige Universitäten/Institute können sich einen eigenen Sequencer leisten und schicken ihre Proben daher meist in darauf spezialisierte Labore). Die ermittelten Sequenzen kann man anschließend in den PC eingeben, alignieren (das bedeutet nichts anderes, als dass man die Sequenzen von A, B und C so untereinander schreibt, dass jeweils die homologen Basen von oben nach unten in einer Reihe abgelesen werden können) und dann durch einen geeigneten Algorithmus den PC den wahrscheinlichsten Stammbaum berechnen lassen. Um dem ganzen auch eine Leserichtung zu geben, muss der Baum noch gewurzelt ("gerootet") werden; dafür verwendet man die Sequenz einer vierten Art D, von der man weiß, dass sie definitiv außerhald der Gruppe liegt, die man eigentlich analysieren möchte. Diese so genannte Außengruppe (Outgroup) gibt also die Leserichtung des Stammbaums vor (Beispiel: angenommen, ich will die Sequenzen von drei verschiedenen Sperlingsarten miteinander vergleichen, dann verwende ich etwa als Außengruppe die Sequenz einer Amsel, die ich entweder ebenfalls selber sequenziert habe oder ich suche mir eine passende Sequenz aus einer Datenbank, z.B. aus der NCBI, heraus, falls ein anderer Wissenschaftler sie dort schon einmal hinterlegt hat).
Genau, denn zumindest das Allel, das du vom Vater geerbt hast (natürlich nicht das der Mutter) weist dann die gleichen Fragmentlängen auf. Bei jemandem, der nicht der Vater ist, wäre das Stück entsprechend kürzer oder länger. Die Wahrscheinlichkeit, dass zwei nicht miteinander verwandte Organismen zufällig die gleiche STR-Länge hätten, ist ziemlich gering und da du ja nicht nur einen Locus, sondern mehrere verschiedene Mikrosatelliten miteinander vergleichst, tendiert die Wahrscheinlichkeit einer zufälligen Übereinstimmung gegen Null.
Hi,
Mikrosatelliten sind DNA-Abschnitte in nicht codierenden Bereichen des Genoms.
Sie bestehen aus z.B. 5, 10, 20 etc. aufeinanderfolgenden Kopien einfacher Nucleotidsequenzen, z.B. "A-C-T-A-C-T-A-C-T-A-C-T" hier wiederholt sich das Motiv "ACT" 4 mal. Diese Mikrosatelliten sind über die Chromosomen verstreut und variieren, je nach Individuum, in der Wiederholungszahl ihrer Nucleotidsequenzen.
Wenn man also an einer Reihe von Genorten ("Loci") die Mikrosatelliten auswertet, indem man ihre Länge (Wiederholungszahl) bestimmt, erhält man eine Kombination an Wiederholungen, z.B. Locus 1: 12/15 (2 Allele eines von der Mutter, eines vom Vater); Locus 2: 9/12; Locus 3: 4/7 u.s.w., die ein für jeden Menschen einzigartiges Muster und somit einen individuellen genetischen Fingerabdruck ergeben. Gruß
Diese Sequenzabschnitte sind zwar nicht codierend, aber ob sie nun "unwichtig" sind, weiß man nicht sicher.
Bei einer STR-Analyse werden sie nicht von der DNA "getrennt", sie sind ja selbst DNA, es wird die Anzahl der Wiederholungen gemessen, was du nun also mit der "Trennung" meinst ist mir nicht ganz klar. Es werden die entsprechenden Sequenzabschnitte mittels PCR "isoliert" und danach zur Längenmessung in einem Gel "aufgetrennt".
Mikorsatelliten sind kurze, sich wiederholende Sequenzabschnitte in der DNA, also z.B. CACACACACACA..., die Länge dieser Abschnitte ist bei jedem Individuum unterschiedlich, was möglicherweise durch ungeliches Crossing-Over oder "Lesefehler" bei der DNA-Replikation während der Meiose begründet ist. Diese Längenunterschiede werden dann bei einer STR-Analyse untersucht.
Also kann man dann von der länge der reapets herausfinden, ob es sich um den Vater handelt? Bei der Gelelektrophyrese