Nützliches Werkzeug für Evolutionsforschung: Erste physische Genomkarte der Drosophila buzzatii
Ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Autonomen Universität Barcelona (UAB), Spanien, hat die erste detaillierte physische Karte der Chromosomen der Drosophila buzzatii veröffentlicht. Diese Fliegenart wird für Studien der Genom-Evolution oft als Modell verwendet. Koordiniert wurde die Forschungsarbeit von Professor Alfredo Ruiz von der Fakultät für Genetik und Mikrobiologie der UAB. Das Team umfasste auch Forscher aus den USA und Kanada. Um das Genom großer Organismen untersuchen und sequenzieren zu können, muss es zunächst in wesentlich kleinere, überlappende Stücke, so genannte Klone, zerlegt werden. Diese Klone werden willkürlich aus dem Genom entnommen. Bevor sie weiter bearbeitet werden, müssen sie auf einer physischen Karte angeordnet werden. Diese Kartierung wird auch Mapping genannt. Sie erfolgt normalerweise über das sog. Fingerprinting. Die Kartierung umfasst normalerweise die folgenden Schritte: - Erstellung einer Bibliothek zufällig entnommener Bruchstücke; - Erstellung eines Fingerprints für jeden Klon; - Vergleich der Fingerprints zur Identifizierung von Überlappungen; - Anordnung der Klone auf einer Karte. Teil des Projekts war der Aufbau einer Bacterial Artificial Chromosome (BAC)-Genombibliothek, die mehr als 18.000 zufällige Fragmente des Fliegengenoms umfasst, die in E. coli-Bakterienzellen eingeschleust wurden. Jeder bakterielle Klon trägt eines dieser DNS-Bruchstücke aus etwa 150.000 Nukleotiden. Er kann im Labor vervielfältigt werden, um die DNS der Fliege zu amplifizieren. Im zweiten Schritt werden die zufälligen Fragmente, die in der Bibliothek archiviert sind, in genau der Reihenfolge und Position wie im intakten Chromosom wieder aneinander gefügt. Aus Tausenden von Teilchen entsteht also ein vollständiges Puzzlebild. Für diese Aufgabe wurden zwei Methoden verwendet. Beim "Fingerprinting" werden die Ausgangsklone in kleinere Fragmente zerlegt, die dann durch Elektrophorese getrennt werden. Die von den verschiedenen Klonen erstellten Fragmente (ihre "Fingerabdrücke") werden mit Hilfe von Computern verglichen. So können die Wissenschaftler erkennen, welche Klone überlappen und daher zur selben Chromosomenregion gehören. Die zweite Methode, die so genannte "in-situ Hybridisierung", erfordert die Hybridisierung der Genomklone auf die große Speicheldrüsenchromosme der Larven. Die Chromosomen der Speicheldrüse der Drosophila-Larve sind ungewöhnlich, da sich ihre DNS ohne Teilung vervielfältigt. Das heißt, es entstehen Riesenchromosome, die aus einem Strang sehr vieler identischer kleinerer DNS-Stränge bestehen. Mit dieser Methode kann die Lage jedes Klon im Chromosom ermittelt werden. Diese physische Genomkarte ist interessant, weil sie eine der detailliertesten Drosophila-Karten ist, die je erstellt wurde, und insbesondere weil die Drosophila buzzatii, eine enge Verwandte der Fruchtfliege, in Untersuchungen zur Genomevolution, zu ökologischer Anpassung und zur Artenbildung oft verwendet wird. Das Team hat der internationalen Forschungsgemeinde sowohl die BAC-Bibliothek als auch eine Datenbank zugänglich gemacht, die alle Informationen über die in dem Artikel beschriebene BAC-basierte physische Karte mit hoher Abdeckung enthält. Diese Genombibliothek und die physische Karte werden den Forschern in Zukunft den Vergleich der Genome dieser und verwandter Arten sowie die vollständige Genomsequenzierung dieser Arten vereinfachen.
Länder
Spanien