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cDNA (von eng. complementary DNA) ist eine DNA, die mittels des Enzyms reverse Transkriptase meist aus mRNA synthetisiert wird. Anwendung findet die cDNA in der Molekularbiologie, Genomanalyse sowie in der medizinischen Forschung und Diagnostik.Inhaltsverzeichnis
Synthese
Mit Hilfe des Enzyms Reverse Transkriptase kann aus RNA die dazu komplementäre cDNA hergestellt werden. Diese spezifische, RNA-abhängige DNA-Polymerase benötigt wie andere Polymerasen einen Primer (ein kurzer, komplementärer DNA-Abschnitt) zur Synthese, welcher an die RNA bindet. Meist wird als Primer ein Oligo-dT-Nukleotid (10-15 Desoxythymidine), welcher komplementär zum Poly-A-Schwanz der eukaryotischen mRNA ist, oder random Hexamer-Oligonukleotide (bestehend aus sechs zufällig zusammengesetzten Nukleotiden) eingesetzt. Es können aber auch spezifische Primer eingesetzt werden, um gezielt ein Genprodukt zu isolieren.
Anwendungen und Bedeutung
Über PCR lassen sich cDNAs nachweisen und auch vermehren. Über quantitative PCR lässt sich die Expressionsrate der jeweils zugrundeliegenden mRNA darstellen, so dass sich in der Forschung und Diagnostik Unterschiede in der Genexpression von verschiedenen Gewebe oder aber gesundem zu erkranktem Gewebe nachweisen lassen. Weiterhin wird cDNA in der Diagnostik zum Nachweis von Erregern verwendet, z. B. von HIV im Blut von Patienten.
Durch Klonierung und Sequenzierung der cDNA (als expressed sequence tags, EST) kann die Struktur der entsprechenden Gene durch deren Projektion auf das entsprechende Genom analysiert werden. Die cDNA ermöglicht so auch Informationen zu alternativem Splicing zu gewinnen, das heißt welche Variante in welchem Gewebe oder Zelltyp vorkommen und wo Intron-Exon-Grenzen sich im Gen befinden. Weiterhin kann aus cDNA anhand des genetischen Codes die Aminosäuresequenz eines Proteins eindeutig abgeleitet werden und so ein cDNA-Klon zum Exprimieren der entsprechenden Proteine genutzt werden (rekombinante Proteinexpression).
cDNA wird aber auch zur Untersuchung von nicht-Protein-codierender RNA (ncRNA) verwendet.
cDNA-Bibliothek
Eine cDNA-Bibliothek, auch cDNA-Bank, ist eine Sammlung von vielen cDNAs, die aus der mRNA einer bestimmten Zelle oder eines Gewebes isoliert und umgeschrieben wurde und repräsentiert im Idealfall die Gesamtheit aller exprimierten Gene, das Transkriptom, der untersuchten Probe. Die cDNAs werden in der Regel in Plasmide kloniert, die in Bakterien vermehrt werden. Eine solche cDNA-Bank kann dann z. B. für Screening-Verfahren genutzt werden. Ein typisches Screening Verfahren ist die Untersuchung der Genexpression mit Microarrays. Mit dieser Methode können in kurzer Zeit Genexpressionsmuster verschiedener Proben verglichen werden. Auch unbekannte Interaktionspartner können so untersucht werden, z. B. im Hefe-Zwei-Hybrid-System.
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