DNA-Extraktion: Eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für forensische und Forschungsanwendungen

DNA, eine Säure, die das zelluläre Konstruktionsschema eines lebenden Organismus hält, kann die Anwesenheit einer Person am Tatort anzeigen, eine Leiche identifizieren, die Vaterschaft bestimmen oder einfach Forschern helfen, mehr über Pflanzen und Tiere zu erfahren. Um die DNA eines bestimmten Organismus zu untersuchen, muss der Forscher sie aus den Geweben dieses Organismus extrahieren. Einige grundlegende Schritte können die DNA aus einer Zelle befreien und sie für die Analyse sichtbar machen.

Zelllyse

• Lyse, der erste Schritt im Extraktionsprozess, beinhaltet das Aufbrechen von Zellwänden, um an die Proteine im Inneren zu gelangen. Häufige Methoden zur Störung der Zellen umfassen Einfrieren, Verflüssigen, Einsatz von Hochfrequenzschall und Mahlen von Hand oder mit mechanischen Klingen. Während alle diese Methoden Zellen erfolgreich öffnen können, erzeugen einige von ihnen auch Hitze, die die Proteine verderben kann, wodurch es notwendig ist, Proben und Werkzeuge gekühlt zu halten.

Lipidentfernung

• Sobald die Zellmembran gerissen ist, kann Detergent in die Zelle eindringen und Lipide (Fette) von Proteinen trennen. Detergentien können unlösliche Substanzen mit Wasser binden. Bestimmte Detergentien, bekannt als denaturierende Detergentien, stören Proteine, während nicht-denaturierende Detergentien die Proteinstruktur beibehalten, sodass das Protein intakt extrahiert werden kann.

Proteinentfernung

• Die Aminosäuren innerhalb des Proteins binden an DNA, sodass der Extraktor ein Enzym namens Protease verwendet, um die DNA freizusetzen. Protease baut Protein ab, indem es die Bindungen zwischen Aminosäuren lockert. Als wesentlicher Bestandteil des Verdauungsprozesses ermöglicht diese Aktion dem Körper, Protein aus Nahrung zu nutzen. Im Labor ermöglicht es dem Extraktor, reine DNA aus dem Proteinextrakt zu isolieren.

DNA-Niederschlag

• Um die isolierte DNA sichtbar zu machen, erzeugt der Extraktor einen Niederschlag, einen Feststoff, der aus einer Flüssiglösung abgeleitet wird. Die Flüssigprobe wird in eine Mischung aus kaltem Ethanol, einer Art Alkohol, und Salz eingetaucht. Da DNA sich nicht mit Alkohol vermischt, bildet die DNA-Probe eine wollige weiße Masse in der gerührten Lösung, was es leicht macht, sie mit bloßem Auge zu sehen. Das Salz hilft, zu verhindern, dass DNA in dem Wasser der ursprünglichen Probe gelöst bleibt.

Analyse

• DNA kann viele Fragen unter Analyse beantworten. Jeder von uns trägt einen einzigartigen genetischen „Fingerabdruck“ in unserer DNA, und Experten benötigen nur eine winzige Gewebeprobe, um die DNA einer bestimmten Person zuzuordnen. Diese Technik, DNA-Profiling genannt, kann helfen, eine biologische Beziehung zwischen Personen zu bestimmen, die Anwesenheit eines Verdächtigen am Tatort zu bestätigen oder die Migrationsmuster der Menschheit im Laufe der Geschichte zu offenbaren. DNA-Studien werfen auch Licht auf genetische Krankheiten und ihre möglichen Heilungen.