DNA-Hybridisierung – Biologie, Definition und Ablauf einfach erklärt

Die DNA-Hybridisierung ist eine molekulare Technik, um beispielsweise den Grad von Verwandtschaftsverhältnissen herauszufinden. Aufschluss gibt die DNA-Hybridisierung beispielsweise beim Verwandtschaftsgrad zwischen den Menschen und den Affen (Schimpanse). Je höher die Schmelztemperatur der Hybrid-DNA, desto höher ist der Verwandtschaftsgrad.

Weitere Verfahren zur Analyse der Verwandtschaftsgrade ist die Erstellung eines Cytochrom-C-Stammbaums (Vergleich der Aminosäuresequenz) oder der Serum-Präzipitintest (Vergleich von Serumproteinen). Vor- und Nachteile der verschiedenen Techniken zur Ermittlung der Verwandtschaftsgrade im Vergleich zur DNA-Hybridisierung müssen abgewogen werden.

Mittels DNA-Sonden können auch bestimmte Genabschnitte in einem Gemisch herausgefiltert werden. Das Prinzip der Gensonden besteht darin, dass kurze, einzelsträngige DNA-Sequenzen hergestellt werden, die komplementär zu einer gesuchten DNA-Sequenz sind. Dadurch können beispielsweise Erbkrankheiten wie die Sichelzellanämie detektiert werden.

Allgemein versteht man unter Hybridisierung die Paarung einzelner komplementärer DNA-Stränge verschiedener Herkunft zu einer doppelsträngigen Nukleinsäure. Je besser die Basenpaare der beiden Stränge zueinander passen, umso mehr Wasserstoffbrückenbindungen werden zwischen den einzelnen Strängen ausgebildet und umso stabiler ist die Hybrid-DNA. Bei der DNA-Hybridisierung entstehen daher unterschiedliche Schmelzkurven. Auch Hybridisierungen zwischen DNA- und RNA-Strängen sind möglich.

Schauen wir uns die einzelnen Schritte bei der DNA-Hybridisierung näher an. Sie unterteilen sich in Denaturierung, Renaturierung und Erhitzen der Hybrid-DNA. In der folgenden Tabelle sind die einzelnen Schritte erklärt.

Die DNA-Hybridisierung wird auch in der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) zur Vervielfältigung bestimmter DNA-Abschnitte beispielsweise in der Kriminalistik, zur DNA-Sequenzierung oder bei der Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung(FISH)-Technik zur Untersuchung von Chromosomenaberrationen angewendet. Aber auch in Kombination mit anderen molekularbiologischen Techniken wie dem Southern-Blot-Verfahren findet die DNA-Hybridisierung Verwendung.