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Lexikon der Biologie: DNA-fingerprinting

DNA-fingerprinting, DNA-profiling, DNA-typing, Methode zum Erhalt eines "molekularen" oder "genetischen Fingerabdrucks". Die Methode basiert auf dem Vorkommen kurzer, tandemartig angeordneter repetitiver DNA-Sequenzen (repetitive DNA, Desoxyribonucleinsäuren), die über das gesamte Genom eines Organismus verteilt sind. Diese Minisatelliten (Satelliten-DNA) kommen beim Menschen etwa 50mal im Genom vor und werden nach den Mendelschen Regeln vererbt. Sie unterliegen in der Anzahl ihrer Repetitionen und damit in ihrer Länge starken Schwankungen durch Deletionen, Duplikationen oder auch Insertionen anderer repeats, weshalb man auch von VNTRs (variable number of tandem repeats) spricht. Die repetitiven Abschnitte einer bestimmten Gruppe von Minisatelliten umfassen z. B. beim Menschen jeweils eine 10 bis 15 Basenpaare lange Kernsequenz. Schneidet man Gesamt-DNA des Menschen mit verschiedenen Restriktionsenzymen, deren Erkennungssequenzen außerhalb der Minisatelliten-DNA liegen, und führt anschließend eine Southern-Analyse (Hybridisierung) mit der markierten Kernsequenz der Minisatelliten als Sonde durch, kann man anhand des Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus (RFLP) eine Vielzahl unterschiedlicher Minisatelliten gleichzeitig nachweisen. Wandelt man zusätzlich die Sequenz der Sonden leicht ab, lassen sich viele verschiedene, besonders variable Minisatelliten aufspüren. So kann für jedes Individuum ein charakteristischer genetischer Fingerabdruck, repräsentiert durch das mit der Southern-Analyse erhaltene individuelle Bandenmuster der Minisatelliten, erhalten werden. Sind die DNA-Mengen zu gering, werden heute ausgesuchte Satelliten-Sequenzen zunächst durch Polymerase-Kettenreaktion amplifiziert und dann dem DNA-fingerprinting unterworfen. Mit Hilfe des DNA-fingerprintings können z. B. Verwandtschaftsbeziehungen ( vgl. Abb. ) zwischen Individuen (Abstammungsnachweis) oder die Herkunft von Gewebe- und Blutproben nachgewiesen werden, was heute in der Gerichtsmedizin Anwendung findet (forensische Gentechnik, Abb.). DNA-fingerprinting kann auch für die Erforschung von Abstammungsbeziehungen bei Tier- und Pflanzenarten und -sorten benutzt werden (Soziobiologie).

E.G./M.B.

Lit.: Burke, T., Dolf, G., Jeffreys, A., Wolff, R. (Hrsg.): DNA Fingerprinting: Approaches and Applications. Basel 1991. Epplen, J., Lubjuhn, T. (Hrsg.): DNA Profiling and DNA Fingerprinting. Basel 1999. Krawczak, M., Schmidtke, J.: DNA-Fingerprinting. Heidelberg-Berlin 1994. Pena, S.D., Chakraborty, R., Epplen, J.T., Jeffreys, A.J. (Hrsg.): DNA Fingerprinting: State of the Science. Basel 1993.




DNA-fingerprinting

Familienanalyse mittels einer Multilocus-Probe, links die Eltern (M = Mutter, V = Vater, rechts drei Kinder K1, K2 und K3). Die mittels Restriktionsenzym geschnittene DNA wurde auf einem Agarosegel aufgetrennt, mittels Southern-Blot auf einen Filter übertragen und mit dem Simple-Sequenz-Oligonucleotid (CAC)5 hybridisiert. Links sind die Positionen eines Molekülmassen-Markers angegeben. Sichtbar ist eine Vielzahl von (nach den Mendelschen Regeln codominant vererbten) Banden. Wenn die drei Kinder von den getesteten Eltern abstammen, muß jede bei den Kindern vorkommende Bande auch bei einem der Eltern zu beobachten sein. Im hier gezeigten Bild ist dies der Fall, so daß ein Zweifel an der Elternschaft ausgeschlossen werden kann.

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