Elektrophorese in der Genetik: Techniken & Anwendungen

Elektrophorese ist eine Testmethode in der Molekularbiologie zur Trennung von Substanzen wie Proteinen, um ihre Molekularstruktur zu untersuchen. Die Analyse der Molekularstruktur erfolgt durch Messung der Bewegungsgeschwindigkeit der Proteine durch ein Gelmaterial unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes. Proteine mit geringem Molekulargewicht bewegen sich schneller und Proteine mit großem Molekulargewicht bewegen sich langsamer auf dem Gitter. Es gibt mehrere Arten von Elektrophorese, einschließlich DNA-, RNA- und Proteinelektrophorese. Alle diese Techniken können nützlich in der Genetikforschung sein.

DNA-Elektrophorese

DNA ist aufgrund des Phosphatrückgrats der doppelsträngigen Struktur negativ geladen. Das elektrische Potential bewegt sich aufgrund der negativ geladenen DNA zum Positiven. Die Geschwindigkeit, mit der sich DNA zum positiven Ende des elektrischen Potentials bewegt, wird durch das Agarosegel, das die DNA enthält, verlangsamt. Größere Moleküle bewegen sich langsamer und kleinere Moleküle bewegen sich schneller. Die Gele werden unter Transillumination visualisiert, indem die DNA mit einem fluoreszierenden Farbstoff gefärbt wird. Dieser Farbstoff ist meist Ethidiumbromid.

RNA-Elektrophorese

RNA ähnelt DNA, außer dass der Zuckerrückgrat des Moleküls aus Ribose im Vergleich zu Desoxyribose in DNA besteht. Denaturierte Gele werden bei der RNA-Elektrophorese verwendet, weil RNA dazu neigt, sich selbst zu falten und sekundäre Strukturen zu bilden, die stabil sind. Diese sekundäre Struktur verhindert, dass sie gemäß ihrer Größe migriert wie bei der DNA-Elektrophorese. Die Zugabe einer RNA-Positivkontrolle verhindert verzerrte Ergebnisse oder erleichtert die Bestimmung, ob etwas mit der RNA-Probe oder dem Gel nicht stimmt. RNA-Marker können verwendet werden, wenn das Molekulargewicht bekannt ist. Das Verfahren ist ähnlich wie bei der DNA-Elektrophorese.

Proteinelektrophorese

Proteinelektrophorese ist ein Test, der verschiedene Proteine im Blut misst. Die Basen von Proteinen werden Aminosäuren genannt. Proteine haben unterschiedliche Strukturen. Blut wird durch eine Nadel aus einer Vene entnommen, die an ein Sammelröhrchen angeschlossen ist. Das Blut wird dann ins Labor gebracht und auf Agarosegel auf die gleiche Weise wie bei der DNA-Elektrophorese vorbereitet. Blutproteine, einschließlich Albumin und verschiedene Arten von Globulin, werden basierend auf ihrem Molekulargewicht identifiziert. Die Proteine reisen gemäß ihrer Größe: Je größer die Größe, desto langsamer reisen sie, und je kleiner das Protein, desto weiter reist es auf dem Gel. Die Identifizierung von Blutproteinen ist nützlich zum Abgleichen von Blutgruppen unter Individuen.