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Lexikon der Biologie: S1-Kartierung

S1-Kartierung, S1-mapping, Berk-Sharp-Kartierung, eine Technik zur Untersuchung von Transkripten mit Hilfe der S1-Nuclease (zum Teil wird auch Mung-Bean-Nuclease verwendet, der Name S1-Kartierung wird jedoch beibehalten). Die S1-Kartierung wird vor allem eingesetzt, um die codierende Region (codierende Sequenz) eines Gens bzw. den genauen Beginn und das Ende der Transkription zu bestimmen. Man kann aber auch Lage und Anzahl von in eukaryotischen Genen enthaltenen Intronen kartieren. Die S1-Kartierung beruht auf der Hybridisierung von RNA aus Zellen, in denen das zu untersuchende Gen exprimiert wird, mit einer geeigneten, markierten DNA (Markierung) als Sonde, wobei die genaue Sequenz der Sonden-DNA oft bereits bekannt ist. Die Sonden-DNA entstammt hierbei dem genomischen DNA-Abschnitt, der das zu untersuchende Gen beinhaltet. Die gebildeten DNA/RNA-Hybride werden mit S1-Nuclease behandelt, wodurch alle einzelsträngigen Bereiche aus den Hybriden entfernt werden (überhängende Einzelstränge sowie Intronen, die loops [displacement loop] bilden; diese befinden sich hierbei auf dem das Gen repräsentierenden Sonden-DNA-Anteil des Hybrids). Die behandelten Hybride werden mittels denaturierender, alkalischer Gelelektrophorese, während der die RNA-Anteile hydrolysiert werden, aufgetrennt. Die Länge der entstandenen DNA-Einzelstränge kann nach Lokalisierung der markierten DNAs anhand von ebenfalls aufgetrennten Längen-Markern bestimmt werden. Ausgehend von bekannten Daten der Sonden-DNA und den ermittelten Längen der bei der S1-Nuclease-Behandlung durch Hybridisierung geschützten Abschnitte können nun der Start und/oder das Ende der Transkription oder die Lage der Intronen ermittelt werden. Bei Untersuchungen großer Gene müssen unter Umständen mehrere verschiedene Sonden aus unterschiedlichen Bereichen des interessierenden Gens eingesetzt werden, um alle obigen Strukturen auffinden zu können. Hat man bei der Gelelektrophorese eine Sequenzierungs-Reaktion (Sequenzierung) der endmarkierten Sonden-DNA (Endmarkierung von DNA-Fragmenten) als Marker eingesetzt, können Kartierungen bis auf ein Nucleotid genau durchgeführt werden. Die S1-Kartierung kann teilweise eine Alternative oder Ergänzung zu primer-extension-Analysen sein. Statt der S1-Kartierung werden zunehmend auch RNase-Schutzexperimente zum Nachweis und zur Analyse von Transkripten durchgeführt. Mapping, run-off-Transkription.

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