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WIE FUNKTIONIERT’S & WAS GENAU VERANSCHAULICHEN DENN NUN UNSERE DNA-KUNSTWERKE?

Die DNA (englische Abkürzung für Desoxyribonucleicacid) ist der Träger der genetischen Erbinformationen und damit die Struktur, die den Aufbau aller lebenden Zellen und somit des menschlichen Körpers bestimmt. Sie besteht aus zwei Nukleinsäureketten, die sich spiralig umeinander winden und als Doppelhelix bezeichnet werden. Sobald Ihre Probe nun bei uns eingegangen ist, isolieren wir zuerst Ihre DNA aus den Zellen Ihrer Mundschleimhaut, Ihrer Haar-, Fell- oder auch Blutprobe.

Als Nächstes vervielfältigen wir die gewonnen DNA, da für eine visuelle Darstellung meist nicht genügend Material aus Ihrer Probe gewonnen werden kann. Zudem richten wir unser Augenmerk auf ganz bestimmte DNA-Fragmente Ihres Erbgutes, die wir als Gene bezeichnen. Welche Gene wir für Ihr DNA-Portrait nachgewiesen haben, können Sie der Bestellung beigefügtem DNA-Beiblatt entnehmen. Für Mensch, Hund, Katze sowie Pferd wurden jeweils eigene Gene ausgewählt.

Im Anschluss daran tragen wir die vervielfältigten Gene auf ein Gel auf, das aus Agarose besteht. Agarose ist ein natürliches Polysaccharid, das eine dreidimensionale Porenstruktur aufweist (ähnlich einem Sieb), durch die Biomoleküle hindurchwandern können. Hierzu benötigen wir lediglich etwas Strom, denn alle Biomoleküle, wie auch unsere DNA, weisen aufgrund ihrer chemischen Struktur eine Summe von elektrischen Ladungen auf. Legen wir ein elektrisches Feld über das Agarose Gel, so wandern die elektrisch geladenen DNA-Fragmente durch das Gel hindurch. Große Moleküle wandern dabei immer langsamer, als kleine Moleküle, da die Großen mehr Arbeit haben, durch die kleinen Poren des Geles hindurchzuschlüpfen. Lassen wir die Moleküle nun für eine bestimmte Zeit lang durch das Gel hindurchwandern, trennen wir die unterschiedlichen Gene innerhalb einer Probe der Größe nach auf.

Mithilfe eines Farbstoffes, der sich mit der DNA verbindet und durch UV-Licht zum Leuchten angeregt wird, können wir die vervielfältigten Gene schließlich im Gel sichtbar machen. Jetzt müssen wir Ihr frisch entstandenes Kunstwerk nach all diesen aufwendigen Prozessen nur noch fotografieren, entsprechend bearbeiten und für Sie auf dem Trägermaterial Ihrer Wahl drucken.

Mit der Post wird Ihnen einige Wochen nach Ihrer Bestellung das DNA-Portrait nach Hause geliefert und Sie können es endlich bewundern. Aber falls Sie noch niemals ein DNA-Portrait gesehen haben, werden Ihnen die ganzen Striche auf ihrem Kunstwerk vermutlich nichts sagen. Umso wichtiger ist es für uns, Ihnen das DNA-Portrait kurz etwas näher zu bringen:

Wie Sie am Beispielbild (unten links) erkennen können, sind immer mehrere Säulen von Strichen nebeneinander zu sehen. Jede einzelne Säule wird als Spur bezeichnet, in der die DNA-Proben durch das Gel hindurchwandern. Dazu werden auf einer Seite des Geles spezielle Aussparungen (Taschen) gelassen, wo die Proben mit den vervielfältigten Genen in das Gel eingefüllt werden. Jede Spur hat somit eine eigene Tasche. Diese Taschen wären auf ihrem Gel-Bild normalerweise oben am Rand zu sehen. Sie werden jedoch aus ästhetischen Gründen bei der Bearbeitung von uns weggeschnitten.

Mithilfe des Stromes laufen die elektrisch geladenen Gene nun von der Tasche (also von oben) innerhalb der Spur zur anderen Seite des Geles (auf ihrem Bild nach unten). Dies nennen wir auch DNA-Auftrennung, da es durchaus sein kann, dass sich innerhalb einer aufgetragenen Probe in einer Tasche mehrere DNA-Fragmente sprich Gene befinden können. Je größer ein Gen oder Fragment ist, desto langsamer läuft es aufgrund der kleinen Poren im Gel zur anderen Seite. Ein großes Gen wäre also in derselben Spur weiter oben in der Nähe der Tasche zu sehen, als ein kleines Gen, das sich wiederum weiter unten befindet.

Nach vollständiger Auftrennung der Gene zeigen sich innerhalb einer Spur die einzelnen Gene als Striche, die als DNA-Banden bezeichnet werden. Banden sind somit nichts anderes als Ansammlungen von DNA-Fragmenten einer bestimmten Größe. Häufig tauchen in den Spuren zusätzlich mehrere dünne Banden direkt über und unter der Gen-Bande auf, was meist unspezifische DNA-Produkte sind, die bei der Amplifikation der DNA entstehen können.

Wie bereits anfänglich beschrieben, besteht unsere DNA aus zwei Nukleinsäureketten, die sich gegenüberliegen und spiralig ineinander als Doppelhelix verwunden sind. Die Nukleinsäureketten bestehen wiederum aus einzelnen Bausteinen, die wir Nukleotide oder DNA-Basen nennen. Es gibt vier verschiedene Basen: Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin. Die spezielle Abfolge einer bestimmten Anzahl von Basen hintereinander auf der Nukleinsäurekette ist nun der spezifische Code für unser Gen.

Da sich in unserer DNA aber immer zwei Nukleinsäureketten gegenüberliegen, müssen die Basen/Nukleotide sich in einer bestimmten Art und Weise zusammenfügen. Dies nennen wir Basenpaarung. Die Base Adenin paart sich immer mit der Base Thymin und Guanin immer mit Cytosin. Daraus ergibt sich auf dem gegenüberliegenden DNA-Strang quasi eine Kopie unseres Genes in Spiegelschrift. Weil wir bei der Vervielfältigung mit Hilfe von Enzymen immer beide Stränge kopieren und diese sich in der Probe automatisch zusammenfinden sprich paaren, wird die Größe einer DNA-Bande somit in Basenpaaren (kurz bp) angegeben. Banden mit vielen Basenpaaren sind größer und laufen im Gel langsamer als Gene mit wenig Basenpaaren.

Allerdings wissen wir jetzt nach erfolgreicher Auftrennung immer noch nicht, wie groß unsere Bande in der Spur ist bzw. wie viele Basenpaare sie hat. Deswegen benutzen wir ein genetisches Maßband: den Längenstandard. Rechts und links, also die Spuren ganz außen, enthalten gleich mehrere DNA-Banden. Hierbei handelt es sich um den definierten Längenstandard, der als Maßband mit auf das Gel aufgetragen wird. Wir kennen die Größe seiner Fragmente und wissen genau, welche Bande wie viel Basenpaare hat. Mithilfe des Längenstandards können wir so nun ungefähr die Größe der anderen Fragmente in den Spuren daneben ermitteln, da gleich große Gene im Agarose-Gel immer gleich schnell laufen und auf derselben Höhe zu finden sind. Allerdings ist dennoch jedes Gel und DNA-Portrait wiederum ein Unikat, da sich aufgrund von geringfügigen Änderungen in Ihrem Erbgut (angeborene und erworbene Mutationen) ein anderes Laufverhalten der DNA im Gel ergibt, was sich schließlich in ihrem DNA-Portrait verewigt.

Wenn Sie jetzt nun noch Ihr DNA-Beiblatt dazu nehmen, erfahren Sie nicht nur, welches Fragment sprich Gen Sie in welcher Spur auf ihrem DNA-Portrait finden, sondern auch welche Funktion es für den menschlichen oder tierischen DNA-Spender hat.

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