Short Tandem Repeats

00:01 Short Tandem Repeats sind genau das. Es sind kurze Tandemwiederholungen, zwei Buchstaben.

00:07 Kurze Tandemwiederholungen sind die neuere Methode des DNA-Fingerprintings.

00:13 Zurzeit verwenden wir dafür etwa 13 verschiedene, bekannte kurze Tandemwiederholungen, die im menschlichen Genom vorkommen.

00:19 In der US-Bundesdatenbank zur Profilerstellung, CODIS genannt, wird die Analyse dieser 13 Regionen für Gerichtsverfahren verwendet. CODIS steht für kombiniertes DNA-Indexsystem.

00:36 Den DNA-Fingerabdruck einer Person können wir mit der gesamten in der Datenbank gespeicherten DNA vergleichen.

00:43 Mit diesem System sind wir in der Lage, Menschen zu befreien, die zu Unrecht inhaftiert worden sind, sowie die Menschen zu identifizieren, deren DNA am Tatort eines Verbrechens gefunden wurde. Schauen wir uns die Short Tandem Repeats genauer an. Sie ähneln den RFLPs.

01:02 Restriktionsenzyme schneiden außerhalb der kurzen Tandemwiederholungen. Es handelt sich dabei nicht um längere Wiederholungen, sondern beispielsweise um GTGT, ATAT oder GCGC. Diese zwei Buchstaben werden immer wieder wiederholt. In menschlichen Genomen wurden bestimmte Polymorphismen gefunden.

01:22 Wir verwenden Restriktionsenzyme, um die Short Tandem Repeats zu zerschneiden und trennen sie anschließend mittels Gelelektrophorese auf. Daraufhin erhalten wir ein spezifisches Bandenmuster.

01:33 In der ersten Spur sehen Sie die Referenzprobe. Das ist beispielsweiese die am Tatort gefundene DNA. In den anderen Spuren sehen Sie die DNA-Proben, mit denen wir die Referenz vergleichen.

01:45 Auf dem Y-Chromosom gibt es eine bestimmte Region, die Sie in einer weiblichen DNA-Probe nicht wiederfinden. Die STRs des Y-Chromosoms sind bei Frauen natürlich nicht sichtbar, da diese kein Y-Chromosom besitzen. Daher können wir männlich und weiblich leicht unterscheiden. Zusätzlich werden 13 weitere Regionen betrachtet, von denen einige auf Chromosom Nummer 12 lokalisiert sind. Für jede STR-Sequenz gibt es verschiedene Polymorphismen.

02:19 Es gibt davon also mehrere im gesamten Genom. Betrachten wir 13 verschiedene Regionen, stimmen diese insgesamt nur mit einer Wahrscheinlichkeit von etwa eins zu mehreren Hundertmillionen zwischen verschiedenen Individuen überein. Wenn Sie das Muster in Spur eins und vier und anschließend Spur sieben mit der Referenz vergleichen, können Sie eindeutig ablesen, dass die Short Tandem Repeats der Person Nummer 7 mit denen in der am Tatort gefundenen DNA in Spur eins übereinstimmen. So funktioniert DNA-Fingerprinting.

03:09 Das ist eine ziemlich coole Methode. Da wir mittlerweile das gesamte menschliche Genom sequenziert haben, können wir uns nun der eigentlichen DNA-Sequenzierung zuwenden. Wie Sie in zukünftigen Vorlesungen lernen werden, ist es inzwischen möglich, ganze Genome zu sequenzieren, sodass wir wahrscheinlich in zehn Jahren primär die DNA-Sequenzierung und nicht mehr die Methode mit den STRs anwenden werden, da wir mit dieser spezifische Sequenzen relativ leicht identifizieren können.

03:40 Die Zukunft der DNA-Technologien verspricht großen Erfolg.

03:46 Da Sie nun alles über das DNA-Fingerprinting wissen, lassen Sie uns jetzt einige weitere Anwendungen rekombinanter DNA anschauen.

03:55 Wir werden betrachten, wie rekombinante DNA verwendet werden kann, um eine bestimmte Genfunktion zu induzieren.

04:04 Rekombinante DNA kann verwendet werden, um Unterschiede in Organismen zu kreieren, sodass die Funktion eines Gens aktiviert wird. Im Grunde genommen ist das eine Art umgekehrter Genetik. Knockout-Mäuse sind dafür ein großartiges Beispiel.

04:18 Bei der Erzeugung von Knockout-Mäuse werden Gene ausgeschaltet, um herauszufinden, welche Funktion diese haben. Das jeweilige Gen erhalten wir aus einer Genbibliothek des Mausgenoms.

04:34 Daraufhin können wir untersuchen, was diese DNA-Sequenz bewirkt, indem wir sie ausschalten oder unterbrechen. Wir entnehmen das Gen einer Genbibliothek, unterbrechen es, implantieren es in unsere Maus und finden dessen Funktion heraus. In unserem Beispiel sehen Sie eine Knockout-Maus, die das Gen für Leptin exprimiert. Diese Maus wurde so gezüchtet, dass sie das Gen für Leptin nicht mehr exprimiert, indem das veränderte Gen im Embryonalstadium in die Maus eingeführt wurde. Daneben haben wir eine normale Maus mit einem normalen Gewicht. Die Mäuse mit den ausgeschalteten Leptin-Genen, legen ihr Leben lang an Gewicht zu. Daraus lässt sich ableiten, dass Leptin mit Fettleibigkeit im Zusammenhang steht. Bei der Knock-out-Technologie schalten wir also Gene aus, um deren Funktion festzustellen. Das erfolgt quasi in umgekehrter Reihenfolge.

05:27 So müssen wir bei der Betrachtung größerer eukaryotischer Tiere, wie Säugetiere, vorgehen.