Was ist Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus?
Ein Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus oder RFLP ist eine Variation in homologen DNA-Sequenzen. Polymorphismen sind die Variationen in der homologen DNA, die zwischen Individuen auftreten, während sich der Begriff Restriktion auf die Tatsache bezieht, dass kleine DNA-Abschnitte unter Verwendung von Restriktionsenzymen aus einem großen Stück geschnitten werden können. Einige DNA-Abschnitte sind variabler als andere, und Abschnitte mit einem hohen Grad an Variabilität sind bei der Analyse des Restriktionsfragmentlängen-Polymorphismus nützlich.
Der Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus beruht auf der Aktivität von Restriktionsendonukleasen. Diese Enzymklasse kommt in vielen Bakterienarten vor. In einem Bakterium besteht die Rolle von Restriktionsendonukleasen darin, Schutz gegen fremde DNA zu bieten, die Zugang erhält, indem sie in Stücke zerbrochen wird. In der molekularen Forschung können Restriktionsenzyme verwendet werden, um DNA an bekannten Variabilitätsstellen zu fragmentieren, so dass die resultierenden Fragmente analysiert werden können.
Jeder Enzymtyp erkennt eine spezifische DNA-Basenpaarsequenz und spaltet das DNA-Molekül an jedem Punkt, an dem er die Sequenz erkennt. Bakterien schützen ihre eigene DNA vor einem Bruch mit einem charakteristischen Muster der DNA-Methylierung, das die Bindung von Restriktionsendonukleasen verhindert. Es wurden mehr als 800 verschiedene Restriktionsendonukleasen entdeckt, die zusammen mehr als 100 einzigartige Nukleotidsequenzen erkennen. Die meisten erkannten Sequenzen haben eine Länge zwischen vier und sechs Basenpaaren.
Restriktionsenzyme werden in der Biotechnologie verwendet, um den Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus aus einer Vielzahl von Gründen zu analysieren. Die Enzyme werden verwendet, um DNA-Längen bei bestimmten Sequenzen zu schneiden, so dass die Unterschiede zwischen Individuen untersucht werden können. Lösungen fragmentierter DNA, die an bestimmten bekannten Nukleotidsequenzen geschnitten wurden, werden mit Sonden hybridisiert, die zum Nachweis vordefinierter DNA-Sequenzen bestimmt sind. Die Proben werden dann mittels Gelelektrophorese analysiert. Diese Technik erzeugt ein Gel mit mehreren Banden dunkler Färbung, von denen jede ein anderes DNA-Fragment darstellt. Durch die Untersuchung des Färbemusters können Wissenschaftler das Muster der in einer Probe vorhandenen RFLPs bestimmen.
Polymorphismen treten im gesamten menschlichen Genom auf, und die Analyse dieser Phänomene hat gezeigt, dass verschiedene Personengruppen häufig RFLPs gemeinsam haben. Bestimmte RFLP-Typen sind beispielsweise Menschen unterschiedlicher ethnischer Gruppen oder geografischer Herkunft gemeinsam, und auch innerhalb familiärer Gruppen besteht eine Verbindung. Diese Variation existiert im gesamten Tierreich und ist daher ein nützliches Forschungsinstrument, um nicht nur menschliche Vorfahren zu verfolgen, sondern auch die Migration und Evolution von Wildtieren zu untersuchen.
Die Analyse von Restriktionsfragmentlängenpolymorphismen kann nützliche Informationen für klinische und medizinische Zwecke liefern. Restriktionsfragmentlängen-Polymorphismus-Sonden werden in Vaterschaftstests, bei der Diagnose von Erbkrankheiten, in der Forensik und bei der Genotypisierung verwendet. Die Analyse von RFLP-Mustern über das gesamte Genom hinweg ist die Grundlage für das DNA-Fingerprinting, die Technik, auf der all diese unterschiedlichen Verwendungen beruhen.