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Genexpressionsanalyse

Englisch: Gene expression profiling

1 Definition

Unter der Genexpressionsanalyse versteht man ein molekularbiologisches bzw. biotechnologisches Verfahren zur Untersuchung der Umsetzung von genetischer Information. Sie erlaubt eine quantitative Analyse der Expression von Gene oder Genabschnitt.

2 Anwendung

Eine Anwendung der Genexpressionsanalyse ist sowohl für einzelne Transkripte, als auch für ein gesamtes Transkriptom möglich. Die Genexpressionsanalyse ermöglicht der Molekularbiologie, die Aktivität und Expression tausender Gene bzw. Genabschnitte gleichzeitig zu messen Dadurch lassen sich Rückschlüsse auf die Funktion einzelner Zellen, Zellverbände oder Gewebetypen erzielen.

Es besteht die Möglichkeit, sogenannte Genexpressionsprofile über einzelne Zellen aufzustellen. Dies ermöglicht eine sehr frühe Identifikation der Zelle, die sich beispielsweise noch in der aktiven Teilungsphase (Mitose) befindet. Des Weiteren kann mit Hilfe solcher Genexpressionsanalysen bzw. der Genexpressionsprofile eine Reaktion der Zelle auf bestimmte Behandlungen nachgewiesen werden. Dies ist insbesondere in der pharmakologischen Forschung eine sehr wichtige Untersuchungsmethode in Bezug auf die Effektivität und die möglichen Nebenwirkungen einer medikamentösen Behandlung.

3 Quantitative Analyse

Untersuchung der Größe des Expressionsunterschiedes gegenüber einer vorher definierten Referenz (gesunde gegenüber kranken Zellen, unstimulierte gegenüber stimulierten Zellen, Wildtyp gegenüber Mutanten)

4 Qualitative Analyse

  • Untersucht in welchen Zellen eine Expression stattfindet (bspw. Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung)
  • Untersucht ob unter den bestehenden Untersuchungsbedingungen überhaupt eine Expression des untersuchten Gens statt?

5 Präparate

Bei einer Genexpressionsanalyse können Produkte verschiedener Stadien der Genexpression untersucht werden. Dies sind:

6 Methoden

  • Northern-Blot-Methode: Zunächst findet bei diesem Verfahren eine Isolierung und elektrophoretische Auftrennung der RNA statt. Anschließend erfolgt eine Übertragung der aufgetrennten RNA-Fragmente auf eine Membran (Blotting), wobei die Fragmente dann mit einer Sonde versehen werden. Dabei handelt es sich um komplementäre RNA-Fragmente, die mit Radioisotopen oder Fluoreszenzfarbstoffen markiert sind. Diese binden dann an das gesuchte RNA-Fragment auf der Membran und der Indikator wird aktiv
  • Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung: Markierung eines Abschnittes von sequenzspezifischer RNA aus einem vorher definierten Gen und Bestimmung des lokalen Expressionsmusters
  • mit Hilfe von DNA-Microarrays oder -Makroarrays kann die Menge an mRNA einer Vielzahl von Genen aus Zellen einer Kultur/eines Gewebes simultan bestimmt werden. Zu diesem Zweck erfolgt eine Isolation der zu untersuchenden RNA mit anschließendem Umschreiben in cDNA.

Die eigentliche Identifikation erfolgt bei dieser Methode über komplementäre Hybridisierung der markierten cDNA-Fragmente (mittels Radioisotopen oder Fluoreszenzfarbstoffen) mit den Sonden des DNA-Arrays.

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