Mikrosatelliten: Definition, Bedeutung und Anwendungen

Mikrosatelliten, auch bekannt als variable number of tandem repeats (VNTRs), sind kurze DNA-Abschnitte mit wiederholten Sequenzen. Diese Abschnitte kommen natürlich in der nichtkodierenden DNA der meisten Lebewesen vor. Unverwandt mit der Synthese von Proteinen und anderen zellulären Funktionen, stellt nichtkodierende DNA – oft als „Junk-DNA“ bezeichnet – den Großteil der DNA beim Menschen dar. Biologen begannen in den frühen 1990er Jahren, Mikrosatelliten zu untersuchen. Ab 2011 erkennt die Wissenschaft die Bedeutung solcher Abschnitte, die weithin in der biologischen Forschung verwendet werden.

Analyse natürlicher Populationen

Wissenschaftler verwenden Mikrosatelliten, um die evolutionären Verbindungen innerhalb natürlicher Populationen von Wildtieren wie Füchsen zu untersuchen. Der Insel-Fuchs (Urocyon littoralis), eine kleine Form des mainland grauen Fuchses (Urocyon cinereoargenteus), bewohnt Kaliforniens Channel Islands. Diese beiden Arten zeigen ähnliche Muster in den Sequenzen ihrer Mikrosatelliten, was auf eine verbundene evolutionäre Vergangenheit hindeutet. Die Analyse von Mikrosatelliten beinhaltet oft eine Polymerase-Kettenreaktion (PCR) Technik, die einen einzelnen Mikrosatelliten verstärkt und Millionen von Kopien der DNA-Sequenz generiert.

Bestimmung der genetischen Vielfalt

Mikrosatelliten können helfen, die Unterschiede zwischen Organismen mit ähnlichen genetischen Codes zu bestimmen. Zum Beispiel zeigen die neun Arten der Gattung Lycopersicon (Tomatenpflanzen) unterschiedliche Mikrosatelliten-Sequenzen. Wissenschaftler verwendeten diese Mikrosatelliten-Polymorphismen, um die Beziehung zwischen den modernen und wilden Tomatenarten zu bestimmen. Das Verständnis von DNA-Mikrosatelliten hilft Wissenschaftlern auch, neue Pflanzensorten mit spezifischen Eigenschaften zu entwickeln, wie zum Beispiel Resistenz gegen Schädlinge und Pestizide.

Krebsforschung

Krebs entsteht durch genetische Veränderungen oder Replikationsfehler in der Zell-DNA; die Krebsforschung stützt sich oft auf die Analyse der Krankheit auf Mikrosatelliten-Ebene. Durch die Analyse von Mikrosatelliten-Veränderungen bei Krebspatienten fanden Wissenschaftler einen genetischen Zusammenhang und die Möglichkeit einer frühen Diagnose gemäß der familiären Krebshistorie. Mikrosatelliten-Tests können nützlich sein, um Patienten mit hohem Risiko für die Entwicklung bestimmter Arten von erblichem Krebs zu erkennen.

DNA-Tests

Mikrosatelliten spielen eine Rolle bei DNA-Tests in forensischen Kontexten, sowohl für menschliche als auch für Wildtierfälle, da Übereinstimmungen für Mikrosatelliten-Profile oft extrem hoch sind. Mikrosatelliten sind ein wichtiges Werkzeug bei der Kartierung von Genomen – dem genetischen Code, der eine Art definiert, wie etwa die jüngste Kartierung des menschlichen Genoms (siehe den Link im Ressourcenbereich). Mikrosatelliten können auch eine Rolle bei Vaterschaftstests und evolutionären Studien zur menschlichen Ethnizität spielen.