Lexikon

Allele

Verschiedene Varianten (Konfigurationen) eines Gens. Die unterschiedlichen Werte kommen durch eine unterschiedliche Anzahl von Wiederholungseinheiten (short tandem repeats) zustande.

Chromosom

Fadenförmiges Partikel, das die Erbinformation enthält. Der Mensch besitzt 2x 23 Chromosomen in allen Körperzellen außer den Keimzellen. Schematische Darstellung von gebänderten Chromosomen:

DNA

DeoxyriboNucleic Acid (Desoxyribonukleinsäure) bestehend aus Zucker-, Basen- und Phosphormolekülen.
Die DNA liegt doppelsträngig als Helix verschraubt im Zellkern vor und beinhaltet die genetische Information des Menschen. Im Zellplasma findet sich auch noch eine mütterlich vererbte zirkulär vorliegende DNA, die mitochondriale DNA.

dNTPs

desoxyNukleosidTriPhospate = Bausteine der DNA Nukleotide: Adenin, Thymin, Cytosin, Guanin

Gen

Ein DNA-Abschnitt, der die Information für die Proteinbildung trägt (Exon), aber auch nicht kodierende Sequenzen wie Promotoren, Terminatoren, Introns, etc. enthält.
Ein Gen ist in zwei Kopien vorhanden, väterlich und mütterlich geerbt (Allele). Wir besitzen ca. 2x3 Milliarden Basenpaare DNA, davon sind nur ca. 2% protein-kodierend, das sind ca. 25.000 Gene. Die restlichen ca. 98% spielen eine regulatorische Rolle bzw. bergen noch unerforschte Funktionen. Sie beinhalten auch repetitive Sequenzen, z.B.Mikrosatelliten.

Genom

Das gesamte genetische Material eines Organismus, das ist die DNA im Zellkern und die mitochondriale DNA im Zytoplasma.

Mikrosatelliten

Wiederholte Sequenzen, bestehend aus 2 bis 6 Nukleotiden und kann 10- bis 100-mal wiederholt auftreten. Mikrosatelliten sind die häufigste Form repetitiver DNA.
Siehe: short tandem repeats.

PCR

Die Polymerase-Kettenreaktion ist eine Methode zur Vervielfältigung und Markierung von DNA-Sequenzen: mit Hilfe von spezifischen Primer, die an die flankierenden Sequenzen der jeweiligen Marker binden. Mehrere Primerpaare in einem PCR-Ansatz machen die gleichzeitige Vervielfältigung verschiedener Fragmente möglich (multiplex-PCR).

Da wir zur Vaterschaftsanalyse in der Regel 16 STR-Marker verwenden, werden gleichzeitig 32 Primer zur Co-Amplifikation der DNA eingesetzt. Die Reaktion verläuft in etwa 30 Zyklen, wodurch millionenfache Kopien der DNA-Abschnitte entstehen. Somit kann eine geringe Ausgangskonzentration der DNA technisch erhöht werden.

1. Schritt: Denaturierung der doppelsträngigen DNA bei 94°C.
2. Schritt: Spezifische Anlagerung der Primer an die komplementäre einzelsträngige DNA bei 60 °C (Annealing).
3. Schritt: Verlängerung der Primer durch die hitzebeständige Taq-DNA-Polymerase bei 70°C (Kettenverlängerung= Elongation).

Primer

Aus einigen Basen bestehende DNA-Sequenz (=Oligonukleotid), die an die für die Untersuchung relevante Stelle im Genom bindet. Hier lagert sich das Enzym DNA-Polymerase an und synthetisiert den komplementären DNA-Strang.

STRs - Short Tandem Repeats

Short tandem repeats sind sich wiederholende Einheiten von 3 - 7 Basenpaaren an der DNA - sog. Mikrosatelliten, gehören zu den Polymorphismen, d.h. dass sich hier die Menschen voneinander unterscheiden und eine Variabilität vorkommt. Ihr Muster ist individuell und wird zur Hälfte von der Mutter und zur Hälfte vom Vater geerbt.
Jedes Individuum ist durch sein Genom unverwechselbar charakterisiert. Keine zwei Individuen (außer eineiige Zwillinge) haben identische Erbinformationen.

STRs kommen in großer Anzahl in allen bisher untersuchten Organismen vor und sind über das gesamte Genom verteilt. Ihre ausgeprägte Variabilität macht die STRs zu einem der am meisten verwendeten Markersysteme. Sie sind polymorph, d.h. normalerweise lassen sich in einer Population für einen bestimmten Genort eine Reihe von Allelen nachweisen. Mikrosatellitenmarker eignen sich hervorragend zur Untersuchung verwandtschaftlicher Beziehungen und gelten heute als das Markersystem der Wahl für viele genetische Fragestellungen, nicht nur zur Abstammungsüberprüfung, sondern auch in der Gerichtsmedizin, bei der Genom-Kartierung und bei phylogenetischen Studien. Wir stellen durch Vergleiche dieser STR-Muster an mindestens 19 voneinander unabhängigen Loci auf verschiedenen Chromosomen fest, ob zwei DNA-Proben von der gleichen Person, von verwandten oder von nicht miteinander verwandten Personen stammen.

Die Analyse der Geschlechtschromosomen X und Y ist bei Verwandtschaftsnachweisen unerlässlich, wenn eine oder mehrere Testpersonen fehlen (Defizienzen). Jeder Mann hat sein Y-Chromosom ausschließlich vom Vater geerbt und vererbt dieses wiederum an seinen Sohn weiter. Männliche Nachkommen eines männlichen Vorfahrens tragen alle dasselbe Y-chromsomale Muster. Wir verwenden mind. 23 Y-chromosomale STR-Marker für den Vergleich dieser Muster zwischen männlichen Testpersonen.

Töchter weisen zwei X-Chromosomen auf, eines vom Vater, eines von der Mutter geerbt. Zwei Schwestern müssen in allen X-chromosomalen Markern in mindestens einem Merkmal übereinstimmen, wenn sie von demselben Vater abstammen. In unserem Labor werden mind. 12 X-chromosomale Marker für X- chromosomale STR- Analysen eingesetzt.

Taq-Polymerase

Ein hitzebeständiges Enzym, das erstmals aus dem Bakterium Thermophilus aquaticus aus Geysiren isoliert wurde und thermostabil ist. Es verlängert DNA-Ketten in einem Reaktionsgemisch (Polymerase-Kettenreaktion, siehe PCR).