Genomische DNA
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LoslegenEnglisch: genomic DNA
Definition
Die genomische DNA, kurz gDNA, ist die Desoxyribonukleinsäure, welche die gesamte genetische Information (Genom) eines Organismus oder einer Zelle bildet. Bei Eukaryoten besteht sie vor allem aus der chromosomalen DNA des Zellkerns.
Hintergrund
Je nach Begriffsverwendung können auch die Genome von Mitochondrien bzw. bei Pflanzen von Chloroplasten in die gDNA einbezogen werden. Bei Prokaryonten, etwa bei Escherichia coli, umfasst sie das meist ringförmige Chromosom, das als Nukleoid organisiert ist.[1]
Bedeutung
Bei Eukaryoten enthält genomische DNA sowohl proteinkodierende Sequenzen als auch Sequenzen, die für Ribonukleinsäuren (RNA) kodieren, sowie nichtkodierende Bereiche, beispielsweise Introns, regulatorische Sequenzen und repetitive DNA.
In der Molekularbiologie wird gDNA von komplementärer DNA (cDNA) abgegrenzt. Während genomische DNA auch Introns und intergenische Bereiche enthält, wird cDNA durch reverse Transkription aus RNA hergestellt und repräsentiert bei reifer Boten-RNA (mRNA) im Wesentlichen die exprimierten Exonsequenzen.
Genomische DNA dient unter anderem als Ausgangsmaterial für die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), Sequenzierung und Genotypisierung.
Gewinnung
Genomische DNA wird aus Zellen oder Gewebe durch Aufschluss der Zellen gewonnen.[2] Gewebe sowie die Zellwände von Pflanzen, Bakterien und Pilzen erfordern in der Regel zusätzlich mechanische Verfahren.[2] Bei der Lyse werden die Membranen aufgelöst. Proteine, Lipide und Zelltrümmer werden anschließend von der DNA getrennt.[2]
Häufige Verfahren sind die Extraktion mit Phenol/Chloroform, die Aufreinigung über Silica-Membranen, Magnetpartikel oder Anionenaustauscher sowie Fällungsschritte mit Alkohol.[2] Für die Lyse werden Detergenzien und Proteinase K eingesetzt, zur Inaktivierung von Nukleasen dienen unter anderem chaotrope Salze wie Guanidinium.[3]
Überprüfung
Die Qualität der isolierten DNA wird typischerweise über Konzentration, Reinheit und Integrität beurteilt – orientierend dienen das Absorptionsverhältnis A260/A280 für Proteinverunreinigungen und A260/A230 für Verunreinigungen mit anderen organischen Substanzen.[3] Neben der photometrischen Messung wird die Konzentration auch fluorometrisch bestimmt, die Integrität mittels Gelelektrophorese.[3] Typische Kontaminanten sind Proteine, RNA, Phenol, Guanidinsalze und andere organische Lösungsmittel. Sie können die anschließende PCR oder Sequenzierung beeinträchtigen.[2][3] Bei pflanzlichem Gewebe wie Blättern erschweren zusätzlich Polysaccharide und Polyphenole die Gewinnung von DNA in PCR-Qualität.[4] Auch bei manchen Bakterien treten Polysaccharide als Kontaminanten auf.[2]
Quellen
- ↑ Royzenblat und Freddolino, Spatio-temporal organization of the E. coli chromosome from base to cellular length scales, EcoSal Plus, 2024
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 Tan und Yiap, DNA, RNA, and protein extraction: the past and the present, J Biomed Biotechnol, 2009
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Psifidi et al., Comparison of eleven methods for genomic DNA extraction suitable for large-scale whole-genome genotyping and long-term DNA banking using blood samples, PLoS One, 2015
- ↑ Azmat et al., Extraction of DNA suitable for PCR applications from mature leaves of Mangifera indica L., J Zhejiang Univ Sci B, 2012
Literatur
- Alberts et al., Molecular Biology of the Cell, 7. Auflage, W. W. Norton & Company, 2022