Was ist Zellzyklusanalyse?
Die Zellzyklusanalyse ist eine Technik, die in der biochemischen Forschung verwendet wird, um die Phase einer biologischen Zelle zu identifizieren und zu analysieren. Während seiner Lebensdauer durchläuft eine Zelle eine Reihe von zyklischen Phasen, die zusammen als Zellzyklus bezeichnet werden. Die Menge an Desoxyribonukleinsäure (DNA) in der Zelle ändert sich abhängig von der Phase. Bei der Zellzyklusanalyse wird die DNA der Zelle mit einem fluoreszierenden Farbstoff gefärbt, sodass die Forscher bestimmen können, wie viel DNA vorhanden ist und wo sich die Zelle in ihrem Zyklus befindet.
Der Zellzyklus besteht aus zwei Hauptphasen: Interphase und Mitose. Die Interphase besteht aus der Vorbereitung auf die Teilung der Zelle oder der Mitose, die auch als M-Phase bezeichnet wird. Der größte Teil des Lebenszyklus der Zelle wird für die Vorbereitung der Mitose aufgewendet, die vergleichsweise kurz ist. Die Interphase ist in drei Teile unterteilt: G1-Phase, S-Phase und G2-Phase.
In G1 befasst sich die Zelle hauptsächlich mit Wachstum. Während der S-Phase wird die genetische Information der Zelle in Form von DNA repliziert, um die Teilung in zwei Tochterzellen vorzubereiten. In G2 bereitet sich die Zelle auf die Teilung vor, die in die M-Phase führt. Nach der Mitose kehrt die Zelle in den G1-Abschnitt der Interphase zurück und der Zyklus beginnt erneut. Zellen, die aus irgendeinem Grund aufhören, sich zu teilen, verlassen den Zyklus und existieren träge in der sogenannten G0-Phase.
Die Zelle repliziert ihre DNA während der S-Phase, so dass sich während G2 und M doppelt so viel DNA in der Zelle befindet wie in G1 oder G0. Die Forscher verwenden diese Informationen in der Zellzyklusanalyse, um die Zellphase zu bestimmen. Die Zellzyklusanalyse kann auch Anomalien in der zellulären DNA aufdecken.
Die in der Zellzyklusanalyse verwendete Technik ist als Durchflusszytometrie bekannt. Zunächst wird ein fluoreszierender Farbstoff in die Zelle eingebracht, der die DNA-Moleküle durch chemische Bindung an diese färbt. Die Forscher verwenden dann ein Instrument, das als Zytometer bezeichnet wird, um die Intensität der Fluoreszenz der Zelle zu bestimmen. Eine höhere Fluoreszenz zeigt an, dass mehr Farbstoff binden konnte und dass sich mehr DNA in der Zelle befindet.
Normalerweise wird die Zellzyklusanalyse für eine Gruppierung von Zellen verwendet. Aus den Daten wird ein als Histogramm bezeichneter Diagrammtyp generiert, der häufig zwei unterschiedliche Peaks zeigt: einen, der die Zellpopulation in der G1-Phase anzeigt, und einen - doppelt so hohen -, der diejenigen in der G2-Phase anzeigt. Der G2-Phasenpeak ist doppelt so hoch, weil die Zellen in dieser Population doppelt so viel DNA enthalten wie die im G1-Peak. In der S-Phase befindliche Zellen, die sich noch in der DNA-Replikation befinden, werden in der Grafik auf einer mittleren Ebene zwischen den beiden Peaks angezeigt.