Was ist die Schrotflintenmethode in der Genetik?
Die Schrotflintenmethode wird verwendet, um lange Stränge eines Desoxyribonukleinsäure (DNA) -Moleküls zu sequenzieren. Es stützt sich auf eine andere Methode der DNA-Sequenzierung, die als Kettenabbruchmethode bezeichnet wird. Mit der Schrotflintenmethode sequenzieren Wissenschaftler Teile des DNA-Strangs und erstellen aus den Ergebnissen eine kontinuierliche Sequenz.
Sequenzierung ist der Prozess, bei dem die atomare Zusammensetzung eines Moleküls ermittelt und die chemischen Bindungen untersucht werden, die diese Atome verbinden. In der DNA wird durch Sequenzierung die Reihenfolge ermittelt, in der bestimmte Moleküle vorkommen. Diese Moleküle werden Nukleotide genannt. Die vier Nucleotidbasen sind Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin.
Eine Möglichkeit, lange DNA-Stränge zu sequenzieren, ist die Verwendung der Shotgun-Methode. Bei dieser Methode wird DNA in zufällige Fragmente zerlegt. Die resultierenden Segmente werden dann unter Verwendung einer als Kettenabbruchmethode bezeichneten Methode sequenziert. Kettenabbruch ist die Methode der Wahl für kurze DNA-Sequenzen. Es verwendet nur wenige aggressive Chemikalien und weniger Radioaktivität als andere Kurzsequenzmethoden.
Bei der Kettenabbruchmethode wird ein DNA-Strang in vier Sequenzierungsreaktionen unterteilt. Jedes enthält alle vier Nukleotide und ein Enzym, das als Katalysator fungiert und als DNA-Polymerase bezeichnet wird. Zu jeder Sequenzierungsreaktion wird dann ein Didesoxynukleotid hinzugefügt, bei dem es sich im Grunde genommen um ein Nukleotid handelt, dem ein Teil seiner Zuckersequenz fehlt. Nach der Verarbeitung dieser Reaktionen können Wissenschaftler sie abbilden und die DNA-Sequenz ablesen.
Während der Shotgun-Methode zur Sequenzierung von DNA geschieht dies mehrmals unter Verwendung verschiedener zufälliger DNA-Fragmente. Dies führt zu mehreren überlappenden Abschnitten von sequenzierter DNA. Ein Computerprogramm verwendet dann die überlappenden Abschnitte, um eine kontinuierliche DNA-Sequenz zu erzeugen.
Das Problem bei der Schrotflintenmethode ist, dass die DNA unglaublich komplex ist. Oft enthält es sich wiederholende Sequenzen, die gleich aussehen, aber aus verschiedenen Teilen der DNA stammen. Der gesamte Satz menschlicher DNA, der als menschliches Genom bezeichnet wird, weist mehr als drei Milliarden Basenpaare auf. Die einzige Möglichkeit, um sicherzustellen, dass die Platzierung von sich wiederholenden Sequenzen korrekt ist, besteht darin, mehr zufällige Ablesungen durchzuführen, sodass jeder Teil mehrmals sequenziert wird. Trotzdem treten Fehler auf.
Die Schrotflinten-Sequenzierungsmethode war bis etwa 2005 der neueste Stand der DNA-Sequenzierung. Seitdem haben Wissenschaftler eine Sequenzierung der nächsten Generation entwickelt, die viel schneller funktioniert. Die Genauigkeit von Einzelmessungen ist geringer als bei der Schrotflintensequenzierung, aber Wissenschaftler werden dafür entschädigt, indem sie in kürzerer Zeit mehr Messungen durchführen können.