Genexpressionsanalyse

Eine Genexpressionsanalyse bezeichnet eine Untersuchung der Umsetzung der genetischen Information (Genexpression) mit molekularbiologischen und biochemischen Methoden. Die Genexpressionsanalyse ermöglicht qualitative (Findet Genexpression statt? Wo findet sie statt?) und quantitative (Wie stark ist die Expression?) Aussagen über die Aktivität verschiedener Gene.

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Je nach Methode werden die Produkte der verschiedenen Ebenen der Genexpression nach: Desoxyribonukleinsäure (DNA), Ribonukleinsäure (RNA) oder Proteine.

Methoden

• Mit der in-situ-Hybridisierung wird sequenzspezifisch RNA im Gewebe angefärbt und Genespressionmuster bestimmt oder es wird DNA an den Chromosmen gefärbt.

• Bei der Northern-Blot-Methode wird RNA zunächst nach ihrer Größe aufgetrennt und anschließend durch Sonden aus komplementärer RNA oder DNA nachgewiesen.

• In DNA-Microarrays kann die Menge an messenger-RNA (mRNA) einer Vielzahl von Genen simultan bestimmt werden. Die Detektion erfolgt bei dieser Methode ebenfalls über Hybridisierung komplementärer Nukleinsäuren.

• Die Real time quantitative PCR ist eine Variante der Polymerase-Kettenreaktion (PCR). Durch dem Reaktionsgemisch zugesetzte Farbstoffe oder spezielle Sonden wird die Konzentration des Produktes während der PCR verfolgt. Die zeitliche Änderung der Konzentration ermöglicht Rückschlüsse auf die Ausgangskonzentration der betreffenden Nukleinsäure.

• Mit der Western-Blot-Methode werden Proteine hinsichtlich verschiedener Eigenschaften wie Größe, elektrischer Ladung oder Isoelektrischem Punkt aufgetrennt und anschließend mit Antikörpern markiert.

• In Protein-Microarrays wird, analog zu DNA-Microarrays, die Menge bestimmter Proteine untersucht. Zur Detektion nutzt man die zahlreichen Interaktionen von Proteinen mit anderen Molekülen aus: z. B. Enzym-Substrat-, Antikörper-Antigen- oder Rezeptor-Botenstoff-Interaktion.

Viele Methoden bedienen sich Fluoreszenzfarbstoffen, die an die Sonden (RNA-Sonden, Antikörper etc.) gekoppelt sind und mittels Fluoreszenzspektroskopie oder Fluoreszenzmikroskopie sichtbar gemacht werden. Letztere bietet den Vorteil einer hohen räumlichen Auflösung. Daneben werden auch radioaktiv markierte Sonden eingesetzt, oder solche, die durch gekoppelte Enzyme Chromogene in Farbstoffe umwandeln.