{"id":9643,"date":"2021-01-05T23:29:01","date_gmt":"2021-01-06T04:29:01","guid":{"rendered":"https:\/\/nebula.org\/blog\/dna-sequenzierung\/"},"modified":"2021-02-20T20:23:29","modified_gmt":"2021-02-21T01:23:29","slug":"dna-sequenzierung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/nebula.org\/blog\/de\/dna-sequenzierung\/","title":{"rendered":"DNA-Sequenzierung &#8211; Technologien zum Lesen des Lebenscodes"},"content":{"rendered":"\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-what-is-dna-sequencing\">Was ist DNA-Sequenzierung?<\/h2>\n\n<p>Die DNA-Sequenzierung ist eine Methode zur Bestimmung der Reihenfolge der Nukleotide in a<a href=\"https:\/\/nebula.org\/blog\/de\/dna-desoxyribonukleinsaeure\/\"> DNA<\/a> Molek\u00fcl. Die DNA-Sequenzierung hat die Genomik revolutioniert. Seit 1995 erm\u00f6glicht die DNA-Sequenzierung die Analyse der Genome von \u00fcber 50.000 (ab 2020) verschiedenen Organismen. <\/p>\n\n<p>Zusammen mit anderen DNA-Analysemethoden wird diese Technik unter anderem auch zur Untersuchung genetischer Erkrankungen eingesetzt. Dar\u00fcber hinaus ist im Zusammenhang mit der molekularen Klonierung die DNA-Sequenzierung in molekularbiologischen und gentechnischen Labors unverzichtbar geworden.<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-table\"><table class=\"has-subtle-pale-pink-background-color has-background\"><tbody><tr><td><a href=\"https:\/\/nebula.org\/whole-genome-sequencing\/\"><strong>M\u00f6chten Sie 100% Ihrer DNA entschl\u00fcsseln? Nebula Genomics bietet die g\u00fcnstigste Sequenzierung des gesamten Genoms! 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Heutzutage ist sogar die gro\u00df angelegte Sequenzierung ganzer Genome vergleichsweise schnell und einfach geworden. <\/p>\n\n<p>Die Herausforderungen der Genomsequenzierung beschr\u00e4nken sich jedoch nicht nur auf das direkte Ablesen der Nukleins\u00e4uresequenz. Aufgrund technischer Einschr\u00e4nkungen werden in jeder einzelnen Sequenzierungsreaktion nur kurze DNA-Schnitte (Reads) bis zu 1000 Basenpaare gelesen. F\u00fcr einen langen DNA-Strang wurde erstmals 1979 eine als Primer Walking bekannte Methode angewendet. Bei diesem Verfahren wurde die Sequenz St\u00fcck f\u00fcr St\u00fcck gelesen.<\/p>\n\n<p>In einem gr\u00f6\u00dferen Sequenzierungsprojekt wird die<a href=\"https:\/\/www.genome.gov\/human-genome-project\"> Humangenomprojekt<\/a> wurden mehrere Milliarden Basenpaare sequenziert. Dies wurde durch einen Ansatz erreicht, der als Shotgun-Sequenzierung bekannt ist. Heute sind wir in der Lage, Krankheiten, Wirkstofftargets, DNA-basierte Identifikationen usw. zu untersuchen. Dank der massiv parallelen DNA-Sequenzierungstechnologie.<\/p>\n\n<p>Bei der Shotgun-Sequenzierung wird der DNA-Strang zun\u00e4chst in kleinere Fragmente von Nukleotiden zerlegt, die dann Base f\u00fcr Base sequenziert werden. Die Sequenzinformationen der einzelnen kurzen Segmente werden dann unter Verwendung von Bioinformatik-Werkzeugen zu einem vollst\u00e4ndigen Genom zusammengesetzt.<\/p>\n\n<p>Die Rohdatensequenz wird analysiert, um biologisch relevante Informationen zu erhalten. Ohne sie bleibt jede Sequenzinformation ohne wissenschaftlichen Wert.<\/p>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-sequencing-methods\"><strong>Sequenzierungsmethoden<\/strong><\/h2>\n\n<p>Heute stehen verschiedene Methoden zum Lesen der DNA-Sequenzinformationen mit Sequenzierger\u00e4ten zur Verf\u00fcgung. Die Entwicklung der Sequenzierungsmethoden basierte lange Zeit auf der Sanger-Sequenzierung. Moderne Methoden bieten M\u00f6glichkeiten f\u00fcr eine beschleunigte Sequenzierung durch hochparallele Sequenzierung. Die neuen Sequenzierungsmethoden werden h\u00e4ufig als Sequenzierung der n\u00e4chsten Generation bezeichnet.<\/p>\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-classical-methods\"><strong>Klassische Methoden<\/strong><\/h3>\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-method-of-maxam-and-gilbert\"><strong>Methode von Maxam und Gilbert<\/strong><\/h4>\n\n<p>Die Methode wurde 1977 von Allan Maxam und Walter Gilbert entwickelt. Es basiert auf zwei Ans\u00e4tzen. Die basenspezifische chemische Spaltung von DNA und anschlie\u00dfende Trennung der Fragmente durch Denaturierung der Polyacrylamid-Gelelektrophorese. <\/p>\n\n<p>Die DNA wird zuerst an einem 5&#8242;- oder 3&#8242;-Ende mit radioaktivem Phosphat oder einer nicht radioaktiven Substanz (Biotin, Fluorescein) markiert. In vier getrennten Pr\u00e4parationen werden dann spezifische Basen aus dem Zucker-Phosphat-R\u00fcckgrat der DNA teilweise (begrenzt) modifiziert und gespalten. Beispielsweise wird die Base Guanin (G) durch das Reagenz Dimethylsulfat methyliert und durch Alkalibehandlung mit Piperidin entfernt.<\/p>\n\n<p>Der DNA-Strang wird dann vollst\u00e4ndig gespalten. In jeder Pr\u00e4paration werden Fragmente unterschiedlicher L\u00e4nge gebildet, deren 3&#8242;-Ende immer an bestimmten Basen gespalten wurde. Die denaturierende Polyacrylamid-Gelelektrophorese trennt die Fragmente nach L\u00e4nge, wobei L\u00e4ngenunterschiede durch eine Base aufgel\u00f6st werden. Durch Vergleichen der vier Ans\u00e4tze auf dem Gel kann die Sequenz der DNA abgelesen werden. <\/p>\n\n<p>Dieses Verfahren erm\u00f6glichte es seinen Erfindern, die Operonsequenz eines Bakteriengenoms zu bestimmen. Heutzutage wird die Methode selten angewendet, da sie toxische Reagenzien erfordert. Au\u00dferdem ist es schwieriger zu automatisieren als die gleichzeitig entwickelte Sanger-Didesoxy-Methode.<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lh4.googleusercontent.com\/uCg6Zgm2uOGHpyiUDS7Igrzb7G31oM5J0SUj4ogs32EHCEZK0jzoR1bxDYGf8cWtBwTjD25wqKCx3nIWN-gGmCkn66FZweUaOL4pJM9tYA08z9h3NArwrpZ-aqK66bZ11LY5k6Sm\" alt=\"Maxam Gilbert Sequenzierungsansatz.\" title=\"Maxam Gilbert Sequenzierung \"\/><figcaption>Maxam Gilbert Sequenzierungsansatz. Bildquelle: JHCaufield, Wikimedia Commons<br\/><\/figcaption><\/figure>\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-dideoxy-method-sanger-sequencing\"><strong>Didesoxy-Methode (Sanger<\/strong><strong> Sequenzierung<\/strong> )<\/h4>\n\n<p>Die Sanger-Didesoxy-Methode wird auch als Kettenabbruchsynthese bezeichnet. Es ist eine enzymatische Methode. Es wurde von Sanger und Coulson um 1975 entwickelt. Es wurde 1977 mit der ersten vollst\u00e4ndigen Sequenz eines Genoms (Bakteriophage \u03c6X174) vorgestellt.<\/p>\n\n<p>Sanger erhielt 1980 den Nobelpreis f\u00fcr Chemie f\u00fcr seine Arbeiten zur DNA-Sequenzierung. Er erhielt den Preis zusammen mit Walter Gilbert und Paul Berg.<\/p>\n\n<p>Das Enzym<a href=\"https:\/\/nebula.org\/blog\/de\/dna-polymerase\/\"> DNA-Polymerase<\/a> wird verwendet, um einen der beiden komplement\u00e4ren DNA-Str\u00e4nge zu verl\u00e4ngern. Die DNA-Doppelhelix wird durch Erhitzen denaturiert, wonach Einzelstr\u00e4nge zur weiteren Verarbeitung zur Verf\u00fcgung stehen. <\/p>\n\n<p>In vier ansonsten identischen Pr\u00e4paraten wird jeweils eine der vier Basen als Didesoxynukleosidtriphosphat (ddNTP) zugesetzt. Diese kettenterminierenden ddNTPs haben keine 3&#8242;-Hydroxygruppe, um die Phosphatgruppe des n\u00e4chsten Nukleotids zu verbinden. Ihre Zugabe in den neu synthetisierten Strang stoppt die DNA-Verl\u00e4ngerung durch die DNA-Polymerase aufgrund der fehlenden OH-Gruppe.<\/p>\n\n<p> Als Ergebnis entstehen DNA-Fragmente unterschiedlicher L\u00e4nge, die in jeder einzelnen Charge immer mit dem gleichen ddNTP enden. <\/p>\n\n<p>Nach der Sequenzierungsreaktion werden die markierten Abbruchprodukte aus allen Ans\u00e4tzen durch Polyacrylamidgelelektrophorese der L\u00e4nge nach getrennt. <\/p>\n\n<p>Die Sequenz kann dann nach Belichtung des radioaktiven Gels auf einem fotografischen Film (R\u00f6ntgenfilm) abgelesen werden. Die entsprechende komplement\u00e4re Sequenz ist die Sequenz der verwendeten einzelstr\u00e4ngigen DNA-Matrize. Heutzutage wird eine Variation der Polymerasekettenreaktion (PCR) als Sequenzierungsreaktion verwendet. <\/p>\n\n<p>Im Gegensatz zur PCR wird nur ein Primer verwendet, so dass die DNA nur linear amplifiziert wird.<\/p>\n\n<p>In den fr\u00fchen 1980er Jahren entwickelten Fritz M. Pohl und seine Forschungsgruppe eine radioaktive Methode zur DNA-Sequenzierung. Bei dieser Sequenzierungstechnologie w\u00fcrden DNA-Molek\u00fcle w\u00e4hrend der elektrophoretischen Trennung auf einen Tr\u00e4ger \u00fcbertragen. <\/p>\n\n<p>Das &#8222;Direct-Blot-Elektrophoresesystem GATC 1500&#8220; wurde von der in Konstanz ans\u00e4ssigen Firma GATC Biotech vermarktet. Der DNA-Sequenzierer wurde beispielsweise im europ\u00e4ischen Genomprojekt zur Sequenzierung von Chromosom II der Hefe verwendet<em> Saccharomyces cerevisiae<\/em> .<\/p>\n\n<p>Seit den fr\u00fchen neunziger Jahren werden insbesondere mit Fluoreszenzfarbstoffen markierte Didesoxynukleosidtriphosphate verwendet. Jedes der vier ddNTPs ist mit einem anderen Farbstoff gekoppelt. Diese Modifikation erm\u00f6glicht es, alle vier ddNTPs in ein Reaktionsgef\u00e4\u00df zu geben. <\/p>\n\n<p>Die Aufteilung in separate Ans\u00e4tze und der Umgang mit Radioisotopen ist nicht mehr erforderlich. Die resultierenden Kettenabbruchprodukte werden durch Kapillarelektrophorese getrennt und durch einen Laser zur Fluoreszenz angeregt.<\/p>\n\n<p>Die ddNTPs am Ende jedes DNA-Fragments zeigen somit eine Fluoreszenz unterschiedlicher Farben. Diese Fluoreszenz kann von einem Detektor erfasst werden. Das Elektropherogramm zeigt direkt die Sequenz der Basen des sequenzierten DNA-Strangs.<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lh5.googleusercontent.com\/yyZ_LR_fZ-94euUL4t6vX5lCWQ1W4uw1VoHq1jMUzzQVpDVHUUNHY9Hj5n_C7-cYtYgBEvwimFWHcva6WeuZNDXQ3OL6S0p62PoS2mO33PGJW-VV4DREdi5hmplZlVvpjkeqtHcW\" alt=\"Ein typischer Workflow f&#xFC;r die Sanger-Sequenzierung. \" title=\"Sanger-Sequenzierung\"\/><figcaption>Ein typischer Workflow f\u00fcr die Sanger-Sequenzierung. Bildquelle: Estevezj, Wikimedia Commons<\/figcaption><\/figure>\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-modern-approaches\"><strong>Moderne Ans\u00e4tze<\/strong><\/h3>\n\n<p>Mit der zunehmenden Bedeutung der DNA-Sequenzierung in Forschung und Diagnostik wurden Methoden entwickelt, die einen erh\u00f6hten Durchsatz erm\u00f6glichen. Es ist nun m\u00f6glich, das gesamte menschliche Genom in etwa 8 Tagen zu sequenzieren. Die entsprechenden Methoden werden als Sequenzierung der zweiten Generation bezeichnet.<\/p>\n\n<p> Verschiedene Unternehmen haben Methoden mit unterschiedlichen Vor- und Nachteilen entwickelt. Neben den hier aufgef\u00fchrten gibt es noch andere. Die DNA-Sequenzierung der zweiten Generation wurde von der Zeitschrift Nature Methods als \u201eMethode des Jahres 2007\u201c ausgezeichnet.<\/p>\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-dna-sequencing-using-pyrosequencing\"><strong>DNA-Sequenzierung mittels Pyrosequenzierung<\/strong><\/h4>\n\n<p>Bei der Pyrosequenzierung wird eine DNA-Polymerase verwendet, um den DNA-Gegenstrang zu synthetisieren, obwohl der Typ der DNA-Polymerase immer noch variieren kann. <\/p>\n\n<p>Das DNA-Gemisch wird mit einem DNA-Adapter ligiert und \u00fcber eine komplement\u00e4re Adaptersequenz an Perlen gekoppelt. Die mit DNA beladenen Perlen werden auf eine Platte mit Poren gelegt. Die Erkennung ist abh\u00e4ngig von einem Lichtdetektor.<\/p>\n\n<p>Die DNA-Polymerase wird &#8222;in Aktion&#8220; beobachtet, wenn sie nacheinander einzelne Nukleotide an einen neu synthetisierten DNA-Strang bindet. Die erfolgreiche Insertion eines Nukleotids wird in ein Lichtsignal umgewandelt, das von einem Detektor erfasst wird. Die zu sequenzierende DNA dient als Matrixstrang und ist in Einzelstrangform erh\u00e4ltlich. <\/p>\n\n<p>Die DNA-Strangverl\u00e4ngerung erfolgt durch komplement\u00e4re Zugabe einer der vier Arten von Desoxynukleosidtriphosphaten (dNTP). Wenn das geeignete Nukleotid hinzugef\u00fcgt wird, wird ein Signal erhalten. Das Hinzuf\u00fcgen eines ungeeigneten NTP f\u00fchrt nicht zu einem erkennbaren Signal. Dann wird das vorhandene NTP zerst\u00f6rt und ein anderer Typ hinzugef\u00fcgt. Dies setzt sich fort, bis wieder eine Reaktion angezeigt wird.<\/p>\n\n<p>Dies ist eine Luciferase-Enzym-vermittelte Reaktion. Wenn ein komplement\u00e4res Nukleotid von der DNA-Polymerase eingebaut wird, wird Pyrophosphat (PPi) freigesetzt. Das Pyrophosphat wird durch ATP-Sulfurylase in Adenosintriphosphat (ATP) umgewandelt. <\/p>\n\n<p>Das ATP steuert die Luciferase-Reaktion, die Luciferin in Oxyluciferin umwandelt. Dies f\u00fchrt wiederum zu einem nachweisbaren Lichtsignal, dessen St\u00e4rke proportional zum verbrauchten ATP ist.<\/p>\n\n<p>Pyrosequenzierung wurde verwendet, um die H\u00e4ufigkeit bestimmter zu bestimmen<a href=\"https:\/\/nebula.org\/blog\/de\/gene\/\"> Gen<\/a> Mutationen zB bei der Untersuchung genetisch bedingter Krankheiten. Die Pyrosequenzierung kann leicht automatisiert werden und eignet sich f\u00fcr die hochparallele Analyse von DNA-Proben.<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lh3.googleusercontent.com\/wIPpCnxtXE4qvkT4LYJyd0oKdFQwW55iw5ugmZsNTPidcqH39LRzxQZF63dXHox445puAPaxXoRhOSUchzeXNYySxAeriLYE4Hy7WZklh2n8Xu8VghRYLEXjEyryLddCM0_w8Fsr\" alt=\"Pyrosequenzierung.\" title=\"Pyrosequenzierung\"\/><figcaption>Pyrosequenzierung. Bildquelle: Thisisjp, Wikimedia Commons<\/figcaption><\/figure>\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-sequencing-by-hybridization\"><strong>Sequenzierung durch Hybridisierung<\/strong><\/h4>\n\n<p>Zu diesem Zweck werden kurze DNA-Schnitte (Oligonukleotide) in Reihen und Spalten auf einem Glastr\u00e4ger (DNA-Chip oder Microarray) fixiert. <\/p>\n\n<p>Die Fragmente der zu sequenzierenden DNA werden mit Farbstoffen markiert und auf die Oligonukleotidmatrix aufgetragen. Dies erm\u00f6glicht es den komplement\u00e4ren fixierten und freien DNA-Schnitten, miteinander zu hybridisieren. Nach dem Auswaschen ungebundener Fragmente wird das Hybridisierungsmuster von den Farbetiketten und ihrer St\u00e4rke abgelesen. <\/p>\n\n<p>Die Sequenzen der fixierten Oligonukleotide und ihrer \u00fcberlappenden Regionen sind bekannt. Daher kann das Farbmuster letztendlich verwendet werden, um die zugrunde liegende Gesamtsequenz der unbekannten DNA abzuleiten.<\/p>\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-ion-semiconductor-dna-sequencing-system\"><strong>Ionen-Halbleiter-DNA-Sequenzierungssystem<\/strong><\/h4>\n\n<p>Das<a href=\"https:\/\/www.thermofisher.com\/nl\/en\/home\/brands\/ion-torrent.html\"> Ion Torrent<\/a> Das Verfahren verwendet die Halbleiterchip-Technologie, um eine direkte nichtoptische Genomsequenzierung unter Verwendung integrierter Schaltkreise durchzuf\u00fchren. <\/p>\n\n<p>Sequenzierungsdaten werden direkt aus dem Nachweis von Ionen erhalten, die von templatabh\u00e4ngigen DNA-Polymerasen erzeugt werden. Der bei diesem Verfahren verwendete Halbleiterchip weist einen ionenempfindlichen Feldeffekttransistor auf. Seine Sensoren sind in einem Raster von 1,2 Millionen Vertiefungen angeordnet, in denen die Polymerasereaktion stattfindet. Dieses Gitter erm\u00f6glicht die parallele und gleichzeitige Erfassung unabh\u00e4ngiger Sequenzreaktionen.<\/p>\n\n<p>Es wird eine komplement\u00e4re Metalloxid-Halbleiter (CMOS) -Technologie verwendet, die eine kosteng\u00fcnstige Reaktion bei hoher Messpunktdichte erm\u00f6glicht.<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image is-resized\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lh3.googleusercontent.com\/B5hrNL3q3yWRNkdCVqleutJQGyZQEmuxbKnFM8O5V4kw6OACKVSRhy16Y_xBacwQujfdPgROoem63z0NRuo6IA1u3z4yV66pWlrd5zQmXv_NGn0lAwm4FaDpn4jtYnvQPk1xfG7A\" alt=\"Ionenhalbleiter-Sequenzierungstechnologie, Quelle: Konrad Foerstner, Wikimedia Commons\" width=\"400\" height=\"300\" title=\"Halbleitersequenzer\"\/><figcaption>Ionenhalbleiter-Sequenzierungstechnologie, Quelle: Konrad Foerstner, Wikimedia Commons<\/figcaption><\/figure>\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-sequencing-with-bridge-synthesis\"><strong>Sequenzierung mit Br\u00fcckensynthese<\/strong><\/h4>\n\n<p>Diese Sequenzierungstechnologie ist als Sequenzierung mit Br\u00fcckensynthese von Solexa \/ Illumina bekannt. Die zu sequenzierende doppelstr\u00e4ngige DNA wird an beiden Enden mit einer unterschiedlichen Adaptersequenz an jedem Ende ligiert. <\/p>\n\n<p>Die DNA wird dann denaturiert und nach Verd\u00fcnnung in einzelstr\u00e4ngiger Form auf eine Tr\u00e4gerplatte ligiert. Und in situ durch Br\u00fcckenverst\u00e4rkung weiter verst\u00e4rkt. Dadurch entstehen einzelne Bereiche (Cluster) amplifizierter DNA auf der Tr\u00e4gerplatte, die innerhalb eines Clusters dieselbe Sequenz aufweisen. <\/p>\n\n<p>Die PCR-Reaktion erfolgt mit vier verschiedenfarbigen fluoreszierenden kettenendenden Substraten. Die jeweilige Basis pro Zyklus wird in Echtzeit in einem Cluster ermittelt.<\/p>\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-two-base-encoding\"><strong>Zwei-Basen-Codierung<\/strong><\/h4>\n\n<p>Sequenzierung durch Oligo Ligation Detection (<a href=\"https:\/\/www.thermofisher.com\/nl\/en\/home\/life-science\/sequencing\/next-generation-sequencing\/solid-next-generation-sequencing\/solid-next-generation-sequencing-systems-reagents-accessories\/solid-next-generation-sequencing-chemistry.html\"> Solide<\/a> ) von Applied Biosystems ist eine Variante der Sequenzierung durch Ligation. <\/p>\n\n<p>Eine DNA-Bibliothek wird verd\u00fcnnt und mit einer DNA-Polymerase an Mikrok\u00fcgelchen gekoppelt. Die DNA wird dann in einer Emulsions-PCR amplifiziert. Somit enth\u00e4lt jede Mikrok\u00fcgelchen mehrere Kopien einer einzelnen DNA-Sequenz. Die Mikrok\u00fcgelchen sind am 3&#8242;-Ende so modifiziert, dass sie einzeln an einer Tr\u00e4gerplatte befestigt werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n<p> Nach der Primerbindung werden vier verschiedene spaltbare Sonden hinzugef\u00fcgt, von denen jede mit einer anderen fluoreszierenden Farbe markiert ist. Sie binden mittels der ersten beiden Nukleotide (CA, CT, GG, GC) an die DNA-Matrize. Als n\u00e4chstes werden die Mikrok\u00fcgelchen mit einer DNA-Ligase ligiert. Die Sonden werden dann gespalten, wodurch die Markierungen freigegeben werden. <\/p>\n\n<p>Unter Verwendung von bis zu f\u00fcnf Primern wird jede Base in der DNA-Sequenz in mindestens zwei verschiedenen Ligationsreaktionen bestimmt.<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lh4.googleusercontent.com\/-Ea1y8V90klItxRKEcwj3mBlVP3piFANgADdvOBiHBUZWHl6KTORTtpSbhxtefq2Smnrj-jpvbB3i0-jTVHpg-zp6GAweftqJ1ZHbKfraabzfNPZ-0fMZfB8lWdx3IZ7zzt8Ojwr\" alt=\"SOLiD-Plattform.\" title=\"SOLiD-Plattform\"\/><figcaption>SOLiD-Plattform, Bildquelle: Philippe Hupe, Wikimedia Commons<\/figcaption><\/figure>\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-dna-sequencing-with-paired-ends\"><strong>DNA-Sequenzierung mit gepaarten Enden<\/strong><\/h4>\n\n<p>Ein klar identifizierbares Signal kann erhalten werden, indem kurze DNA-St\u00fccke aus den terminalen Enden einer DNA-Sequenz erzeugt werden. Dieses DNA-Sequenzierungsverfahren ist auch als Paired-End-Tag-Sequenzierung, PETS, bekannt.<\/p>\n\n<h3 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-third-generation-dna-sequencing\"><strong>DNA-Sequenzierung der dritten Generation<\/strong><\/h3>\n\n<p>Zum ersten Mal misst die Sequenzierung der dritten Generation die Reaktion in Einzelmolek\u00fclen als Einzelmolek\u00fclexperiment. <\/p>\n\n<p>Dies eliminiert die Notwendigkeit einer Amplifikation durch PCR vor der Sequenzierung. Polymerasen zeigen eine Tendenz zur Bindung an einige DNA-Sequenzen. Dadurch wird eine ungleichm\u00e4\u00dfige Amplifikation durch thermostabile DNA-Polymerasen vermieden. <\/p>\n\n<p>Somit k\u00f6nnen einige Sequenzen \u00fcbersehen werden. Weiterhin kann das Genom einer einzelnen Zelle untersucht werden. <\/p>\n\n<p>Das freigegebene Signal wird in Echtzeit aufgezeichnet. Bei der DNA-Sequenzierung der dritten Generation werden je nach verwendeter Methode zwei verschiedene Signale aufgezeichnet. Sie sind freigesetzte Protonen oder Fluorophore. Die DNA- und RNA-Sequenzierung einzelner Zellen wurde von der Zeitschrift Nature Methods als \u201eMethode des Jahres 2013\u201c ausgezeichnet.<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image is-resized\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/lh5.googleusercontent.com\/tTTe7UKvVeAuNV0RVKrh5tbuFfIeC1Uo10tAEqRz-UmkBpp_ejizHvA71b1rtLYy0oEqoikepDYGs16q-t-OGbdVrIeAybSxgPjCwHgbrPWGlBl_piOO4MbRhgwwdPp04Aq_kj9O\" alt=\"Sequenzierungstechnologie der dritten Generation. Bildquelle: Chandra Shekhar Pareek, Rafal Smoczynski, Andrej Tretyn, Wikimedia Commons\" width=\"563\" height=\"386\" title=\"Sequenzierung der dritten Generation\"\/><figcaption>Sequenzierungstechnologie der dritten Generation. Bildquelle: Chandra Shekhar Pareek, Rafal Smoczynski, Andrej Tretyn, Wikimedia Commons<\/figcaption><\/figure>\n\n<h4 class=\"wp-block-heading\" id=\"h-nanopore-sequencing\"><strong>Nanoporen-Sequenzierung<\/strong><\/h4>\n\n<p><a href=\"https:\/\/nanoporetech.com\/applications\/dna-nanopore-sequencing\">Nanoporen-Sequenzierung<\/a> basiert auf \u00c4nderungen des Ionenflusses durch Nanoporen, die in eine k\u00fcnstlich erzeugte Membran eingebettet sind. Nanoporen sind biologische oder synthetische Poren oder sogar halbsynthetische Poren. Die Nanopore ist in eine k\u00fcnstliche Membran eingebettet, die einen besonders hohen elektrischen Widerstand aufweist. <\/p>\n\n<p>Die Pore ist im Gegensatz zu gew\u00f6hnlichen Ionenkan\u00e4len permanent offen. Dies erm\u00f6glicht einen konstanten Ionenfluss durch die Membran nach dem Anlegen eines Potentials. DNA-Molek\u00fcle, die durch die Pore gelangen, f\u00fchren zu einer Verringerung des Stroms. Diese Stromreduzierung hat f\u00fcr jedes Nukleotid eine spezifische Amplitude, die gemessen und dem entsprechenden Nukleotid zugeordnet werden kann. <\/p>\n\n<p>Bei der Einzelstrangsequenzierung wird ein doppelstr\u00e4ngiger DNA-Strang durch eine Helikase getrennt und in die Nanopore eingef\u00fchrt. <\/p>\n\n<p>Im Fall einer MspA-Pore befinden sich gleichzeitig vier Nukleotide der DNA innerhalb der Pore. Die Durchgangsgeschwindigkeit h\u00e4ngt unter anderem von der pH-Wertdifferenz \u00fcber die Membran ab. Die spezifischen Ionenstrom\u00e4nderungen f\u00fcr jedes der vier Nukleotide erm\u00f6glichen das Ablesen der Sequenz. <\/p>\n\n<p>Eine Auswertung erfolgt beispielsweise mit der Poretools-Software. Der Vorteil dieser Methode ist, dass sie auch bei langen DNA-Str\u00e4ngen eine konstante Genauigkeit aufweist. Eine Variation des Verfahrens wird zur Proteinsequenzierung verwendet.<\/p>\n\n<p>Die Nanoporen-Sequenzierungstechnologie wird von der britischen Firma Oxford Nanopore Technologies weiterentwickelt. Ihr &#8222;MinION&#8220; -Sequenzer war urspr\u00fcnglich nur \u00fcber ein &#8222;Early Access Program&#8220; erh\u00e4ltlich. Es ist jedoch seit 2015 \u00fcber herk\u00f6mmliche Vertriebskan\u00e4le erh\u00e4ltlich.<\/p>\n\n<p>Bevor Sie losfahren, sehen Sie sich unsere Sequenzierung auf Basis der n\u00e4chsten Generation an<a href=\"https:\/\/nebula.org\/whole-genome-sequencing\/\"> Sequenzierung des gesamten Genoms<\/a> !<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Was ist DNA-Sequenzierung? Die DNA-Sequenzierung ist eine Methode zur Bestimmung der Reihenfolge der Nukleotide in a DNA Molek\u00fcl. Die DNA-Sequenzierung hat die Genomik revolutioniert. 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