Gelelektrophorese
Die Gelelektrophorese ist ein Trennungs- und Elektrophoreseverfahren, bei dem Gel als Trägermedium genutzt wird. Es bietet eine Möglichkeit, mehrere DNA-Proben miteinander zu vergleichen, beispielsweise für einen Vaterschaftstest. Gemische von DNA, RNA oder Proteinen werden aufgetrennt, um die vervielfältigten DNA-Abschnitte sichtbar zu machen und deren Länge zu analysieren.
Aufbau: Probentaschen mit PCR-Produkten, "Banden" erkennbar durch farbstoffgekoppelte Primer, Agarose-Gel in Pufferlösung. Ablauf der Gelelektrophorese: Zu untersuchende DNA-Abschnitte werden mithilfe der PCR-Methode vervielfältigt. DNA-Fragmente wandern je nach Länge und Ladung unterschiedlich weit (je kürzer, desto schneller) durch ein elektrisches Feld. Die Länge der STR wird mithilfe der Allel-Leiter bestimmt. Die DNA trägt eine negative elektrische Ladung und wandert unter dem Einfluss des elektrischen Feldes in Richtung des positiven Pols Anode. Die DNA-Moleküle müssen durch die Öffnungen der Poren des Gels wandern, um die positive Elektrode zu erreichen. Dabei ist die Länge entscheidend: Je kürzer die in der PCR vervielfältigte Wiederholungssequenz, desto schneller bewegt sich das jeweilige DNA-Stück durch das Gel. Agarose-Gel: Ist relativ großporig und gut geeignet für die Auftrennung von DNA und größeren Proteinmolekülen. Polyacrylamid-Gel: Ist eher kleinporig und wird für die Auftrennung von kleineren Proteinmolekülen verwendet. Gele wirken wie ein Sieb.PCR-Produkte werden in die Probentaschen des Agarose-Gels übertragen. Die zurückgelegte Strecke nach einer Zeit bestimmt die Länge der jeweiligen Fragmente. Mithilfe von Elektroden wird ein elektrisches Feld erzeugt, das zur Auftrennung der DNA-Fragmente entsprechend ihrer Länge führt. Bei unterschiedlichen Fragmentlängen von Mutter und Vater gibt es genau vier mögliche Kombinationen für die Länge der STR der Kinder. Die DNA-Fragmente können nun untersucht und mit DNA-Fragmenten anderer Menschen verglichen werden, um beispielsweise einen Täter zu identifizieren oder einen Vaterschaftstest auszuwerten.
Beispiel Nachweis einer Vaterschaft: Die Untersuchung einer Wiederholungssequenz liefert bei einem Menschen zwei Banden, denn diese kommt auf zwei homologen Chromosomen vor. Eins stammt von der Mutter, das andere vom Vater. Angenommen, die DNA-Analyse eines Kindes weist Banden auf, die weder von der Mutter noch vom potenziellen Vater stammen, kann eine Vaterschaft definitiv ausgeschlossen werden. Umgekehrt kann eine Vaterschaft nicht anhand einer einzelnen Wiederholungssequenz mit Sicherheit nachgewiesen werden. Dafür muss ein solcher Test mit mehreren unterschiedlichen STR-Systemen durchgeführt werden. Die unterschiedlichen Banden werden mit dem Computer als ein Spektrum der STRs aufgetragen, und ihre Länge wird mithilfe des Allel-Leiter-Spektrums analysiert. Beispiel Tatortuntersuchung: Die sichergestellten DNA-Spuren werden mit der DNA-Probe des Opfers und denen der tatverdächtigen Personen verglichen. Stimmen die Muster der untersuchten Wiederholungssequenzen überein, besteht eine große Wahrscheinlichkeit, dass es sich um die gesuchte Person handelt.
