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In den Genen verborgene Geheimnisse: Wie enthüllen VNTRs die Geheimnisse der individuellen Identität?
Gene spielen eine entscheidende Rolle in den Geheimnissen des Lebens. Variable Number Tandem Repeat (VNTR) ist eine Sequenz, die häufig im Genom vorkommt. Die Anzahl der Wiederholungen dieser Sequenzen variiert zwischen verschiedenen Individuen, was sie zu einem Schlüsselinstrument für die individuelle Identifizierung macht. Dieser Artikel befasst sich mit der Struktur, Vererbung und Anwendung von VNTR in der wissenschaftlichen Forschung und der forensischen Medizin und regt unsere Vorstellungskraft über genetische Vielfalt an.
Die Variabilität von VNTRs macht sie zu einem integralen Bestandteil strafrechtlicher Ermittlungen.
Struktur und Variation von VNTR
Die kurzen Nukleotidsequenzen in VNTRs sind in Tandemwiederholungen angeordnet, und diese Wiederholungseinheiten weisen häufig Längenänderungen an verschiedenen Stellen auf dem Chromosom auf. Jede dieser VNTR-Varianten kann als genetisches Allel betrachtet werden, weshalb sie häufig zur Personen- oder Eltern-Kind-Identifizierung verwendet wird. Wiederholte Sequenzen werden normalerweise durch Techniken der Restriktionsenzym- und Polymerasekettenreaktion (PCR) extrahiert und ihre Größe kann mithilfe der Gelelektrophorese bestimmt werden.
VNTRs werden durch PCR- oder RFLP-Methoden von ihrer umgebenden DNA getrennt, um für jedes Individuum ein einzigartiges Bandenmuster zu erzeugen.
Anwendung in der genetischen Analyse
VNTR war ein wichtiger RFLP-Genmarker für die diploide Genomverknüpfungsanalyse (Kartierung). Wenn das Genom vollständig sequenziert ist, werden VNTRs zum Eckpfeiler des DNA-Fingerabdrucks bei forensischen Kriminalitätsermittlungen. Beim Testen einer Gruppe unabhängiger VNTR-Marker ist die Wahrscheinlichkeit, dass zwei nicht verwandte Personen dasselbe Allelmuster aufweisen, äußerst gering. Darüber hinaus wurde die VNTR-Analyse verwendet, um die genetische Vielfalt und Fortpflanzungsmuster in Populationen wilder oder domestizierter Tiere zu untersuchen.
Mithilfe der VNTR können einzelne Stämme bakterieller Krankheitserreger eindeutig unterschieden werden.
Vererbung in der Genetik
Bei der Analyse von VNTR-Daten können zwei grundlegende genetische Prinzipien angewendet werden: Identitätsabgleich und genetischer Abgleich. Der Identitätsabgleich erfordert, dass die VNTR-Allele eines bestimmten Ortes übereinstimmen; der genetische Abgleich erfordert, dass die VNTR-Allele den Vererbungsgesetzen folgen. Bei der Zuordnung von Individuen zu ihren Eltern oder Kindern muss es ein Allel geben, das zu jedem Elternteil passt. Bei weiter entfernten Verwandtschaftsbeziehungen, etwa Großeltern oder Geschwistern, muss die Übereinstimmung mit dem Grad der Verwandtschaft übereinstimmen.
Beziehung zu anderen repetitiven DNA-Typen
Repetitive DNA macht mehr als 40 % des menschlichen Genoms aus und ist in komplizierten Mustern angeordnet. Mithilfe von Restriktionsenzymen entdeckten Wissenschaftler, dass einige Wiederholungsblöcke im Genom untereinander verstreut und nicht alle hintereinander angeordnet sind. Die anschließende DNA-Sequenzierung ergab, dass bestimmte Wiederholungen an bestimmten Stellen gehäuft waren, wobei Tandem-Wiederholungen häufiger vorkamen als invertierte Wiederholungen. VNTRs sind solche Tandemwiederholungen, die Längenvariationen aufweisen.
Obwohl alle VNTRs Minisatelliten sind, sind nicht alle Minisatelliten VNTRs.
Verschiedene Arten von VNTR
VNTRs sind Minisatelliten, in denen Wiederholungssequenzen typischerweise eine Größe von zehn bis einhundert Basenpaaren haben. Minisatelliten sind spezielle Tandem-Wiederholungen der DNA, bei denen Wiederholungen einer Sequenz direkt auf andere Wiederholungen der Sequenz folgen. Da VNTR-Wiederholungen zwischen zehn und hundert Basen liegen und jede Wiederholung identisch ist, werden sie als eine Art Minisatellit betrachtet. Während VNTRs Variabilität aufweisen, weisen einige Nicht-VNTR-Minisatelliten routinemäßig eine konstante Anzahl von Wiederholungen auf.
Schlussfolgerung
Mit dem Fortschritt der Wissenschaft hat VNTR nicht nur einen wichtigen praktischen Wert in der forensischen Medizin, sondern ermöglicht uns auch, unser Verständnis der Genetik tiefer zu erforschen. Die in diesem Gen verborgenen repetitiven Sequenzen spiegeln die Einzigartigkeit und Vielfalt jedes Einzelnen wider. So wie VNTR uns die mysteriöse Tür des Genoms geöffnet hat, wie werden sich andere unbekannte genetische Geheimnisse auf unsere Existenz auswirken?
