Die DNA Hybridisierung – Ablauf und Vorteile

In diesem Artikel geht es um die Hybridisierung von DNA/RNA, die dir hier Schritt für Schritt erklärt wird.

DNA ist stets aus zwei komplementären Strängen aufgebaut. Das Zusammenlagern komplementärer DNA-bzw. RNA-Fragmente wird als Hybridisierung bezeichnet. Wenn doppelsträngige DNA auf über 90°C erhitzt wird, denaturiert das Molekül und zerfällt in einzelne Stränge. Je höher dabei die Anzahl der bereits bestehenden komplementären Basenpaare innerhalb der Stränge, desto höher muss auch die Schmelztemperatur sein.

Anschließendes Abkühlen mit einer Temperatur von mindestens 25°C unter dem Schmelzpunkt führt zur Renaturierung, bei der die Stränge sich wieder verbinden können. Einzelstränge müssen ebenfalls denaturiert werden, damit sich auch die einzelnen Basenpaare innerhalb des Strangs voneinander lösen.

Je mehr Basenpaare zwischen den Strängen komplementär sind, desto mehr Wasserstoffbrückenbindungen werden bei der Renaturierung zwischen den Nucleinbasen ausgebildet, die den ganzen Hybridstrang festigen und stabilisieren.

Bereits bekannte, zur Hybridisierung eingesetzte Enzyme werden als Sonden oder Marker bezeichnet und vor der Hybridisierung in der Regel mit einem fluorierenden Farbstoff versehen oder radioaktiv markiert.  Im Labor wird bei der Hybridisierung meistens die Gel- oder Filtertechnik eingesetzt. Dazu wird die DNA auf einem Polyacrid- oder Agarosegel oder an einem Cellulosenitratfilter denaturiert und aufgetrennt.

Diese werden dann mit einer Lösung der radioaktiv markierten DNA inkubiert. Der ungebundene, radioaktive Rest wird mithilfe einer Desoxyribonuclease entfernt. Die verbleibende radioaktive Substanz gilt als Richtwert für die Komplementarität der Basen bei den Proben.  Eine Hybridisierung kann auch durch eine Chromatographie auf Hydroxyapatit innerhalb einer Lösung durchgeführt werden. Dabei unterteilt sich das Verfahren in vier Schritte:

  1. Markierung des Markers (radioaktiv oder floureszierender Farbstoff)
  2. Fixierung der DNA oder RNA
  3. Hybridisierung
  4. Detektion der Marker

DNA/RNA-Hybridisierung

Bei der Hybridisierung von DNA mit RNA lässt man radioaktive RNA mit chromosomaler DNA hybridisieren und kann somit Gene isolieren bzw. Genmultiplizität bestimmen.

DNA/DNA-Hybridisierung

Wenn DNA, die zuvor denaturiert wurde abgekühlt wird, können sich neue Doppelstränge ausbilden. Geschieht dies bei zwei verschiedenen DNA-Doppelsträngen zur gleichen Zeit, so werden die neuen Doppelstränge ein Gemisch der beiden DNAs darstellen und Hybridmoleküle beinhalten, sofern diese zuvor gleiche Sequenzen hatten.

Auch diese Hybridisierung dient dem Nachweis der Genmultiplizität. Vergleicht man die Schmelztemperaturen der einzelnen entstandenen Hybride miteinander, kann man außerdem die evolutionäre Nähe der verschiedenen Organismen zueinander bestimmen.

Vorteile und Nutzen der Hybridisierung

  1. Es kann erforscht werden, wie hoch der Anteil von sich wiederholenden DNA-Sequenzen im Genom ist.
  2. Aus einem Gemisch können einzelne Nukleinsäure-Sequenzen isoliert werden.
  3. Die Lage und Länge des codierenden Bereichs eukaryotischer DNA kann durch mRNA-Hybridisierung aufgeklärt werden.
  4. Mithilfe von Sonden lassen sich das Vorkommen und die Lage spezifischer Sequenzen auf unterschiedlichen Chromosomen ermitteln.
  5. Durch die sogenante Blotting-Technik können mithilfe von Sonden gelelektrophoretisch aufgetrennte DNA-Fragmente lokalisiert und identifiziert werden.
  6. Die Hybridisierungstechnik gewinnt zudem zunehmend in der neurobiologischen Forschung, z. B. an Hirnschnitten, an Bedeutung.

Verwandte Themen:
Menü