Neue Methode zur Genanalyse von Hefezellen entdeckt

20. Mai 2013, 12:02
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Mit dem schnelleren Verfahren lässt sich der genaue Familienstammbaum der Zellen auf einfache Weise rekonstruieren

Einem internationalen Forscherteam ist es gelungen, eine neue Methode zur Genanalyse von Hefezellen zu entwickeln. Das wesentlich schnellere Verfahren könnte in Zukunft eine seit 75 eingesetzte, aufwändige Arbeitsweise ersetzen und sicherstellen, dass wesentliche Information über die Abstammung der Zelllinien nicht verloren gehen.

Bäckerhefe ist einer der am wirkungsvollsten und häufigsten in der Genforschung eingesetzte Modell-Organismen. An den Hefezellen kann insbesondere eine Technik angewandt werden, die als Tetraden-Analyse bezeichnet wird: Die Paarung zweier Zellen führt zu vier Nachkommen - oder Sporen - in der nachfolgenden Generation, die aneinander haften und eine so genannte Tetrade bilden. Um diese Nachkommenschaft genetisch analysieren zu können, müssen die Sporen einer Tetrade voneinander getrennt werden. Die Methode, die dabei zum Einsatz kommt, ist sehr arbeitsaufwändig und hat sich in den vergangenen 75 Jahren nicht grundsätzlich geändert. Es wurden zwar verschiedene Anläufe unternommen, diesen manuellen Prozess zu umgehen. Mit keiner der neuen Methoden konnte jedoch sichergestellt werden, dass eine wesentliche Information erhalten blieb: Welche Sporen aus einer gemeinsamen Tetrade entstammen.

Kennzeichnung per Barcode

Das Team vom Institute for Systems Biology in Seattle (USA) und dem Luxembourg Centre for Systems Biomedicine (LCSB) an der Universität Luxemburg hat nun eine Technik entwickelt, die genau das sicherstellt und etliche hundert Mal schneller als die manuelle Trennung der Tetraden ist. Bei dem als BEST (Barcode Enabled Sequencing of Tetrads) bezeichneten Verfahren werden zunächst zwei DNA-Sequenzen in die Zellen eingefügt - zum einen eine kurze, als Barcode bezeichnete Sequenz, die Sporen aus ein und derselben Tetrade kennzeichnet und zum anderen ein GFP-Reporter-Gen, das für ein "Grün-fluoreszierendes Protein" codiert.

Mit dem GFP-Reporter können die Wissenschafter mit Hilfe von FACS (Fluorescence activated cell sorting) Tetraden von anderen Hefezellen trennen. Anschließend werden die jeweils vier Sporen einer Tetrade durch eine enzymatische Reaktion voneinander getrennt, so dass sie sich als Einzelzellen weiterentwickeln und vermehren können. Danach werden die Barcodes sowie 2 bis 3 Prozent jedes individuellen Genoms der Einzelsporen sequenziert. Mit der gewonnenen Information kann dann der genaue Familienstammbaum auf einfache Weise rekonstruiert werden.

"Um Gene zu identifizieren, die für komplexe Erbmerkmale verantwortlich sind, braucht man eine riesige Zahl an Nachfahren und eine enorme Menge an DNA-Sequenzierungen", sagt Patrick May vom LCSB: "Unsere neue BEST- Methode verbindet die Stärken eines der Goldstandards genetischer Analysetechniken mit der Ultra-Hochdurchsatz-Genomsequenzierung auf eine sehr effiziente Art und Weise: Wir können jetzt genetische Fragestellungen untersuchen können, die uns bisher nicht zugänglich waren." (red, derStandard.at, 20.05.2013)


Abstract
Nature Methods: High-throughput tetrad analysis

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