Genomik, Proteomik, Bioinformatik, Datenbanken

Zusammenfassung

Die Hochdurchsatzverfahren zur Analyse von DNA und Proteinen sind aus der biochemischen/zellbiologischen Forschung wie auch der medizinischen Labordiagnostik nicht mehr wegzudenken. Sie erlauben, neuartige biologische und medizinische Fragestellungen experimentell anzugehen (Systembiologie; Gendiagnostik, personalisierte Therapie).

Datenbanken mit Einzelnucleotidpolymorphismen oder Single nucleotide polymorphisms (SNP) repräsentieren die Diversität der Sequenz des menschlichen Genoms in verschiedenen Individuen. Bestimmte Muster von SNP, welche mit Krankheiten assoziiert sind, dienen als prädiktive Biomarker.

Viele cDNA-Banken und Genbanken sowie alle Arten von Blots, Mikroarrays und histologischen Gewebeschnitten sind heute kommerziell erhältlich und können mit geeigneten Sonden (z. B. DNA- oder RNA-Sonden zur in-vitro Hybridisierung oder Antikörpern zur Identifizierung von Proteinen in cDNA-Expressionsbanken) analysiert werden. Die Mikrochiptechnik erlaubt, die mRNAs, d. h. den Expressionsgrad aller Gene in einem Gewebe oder einer Zelle, zu erfassen. Mit auf einem Mikrochip fixierten Antikörpern lässt sich das Vorkommen bestimmter Proteine ebenfalls quantitativ bestimmen. Durch modulare DNA-Rekombination kann das optimale Expressionssystem zur Synthese eines rekombinanten Proteins gefunden werden. Auch die Bestimmung der Nucleotidsequenz der DNA einer einzelnen Zelle ist dank neuen DNA-Amplifikationstechniken möglich geworden. @

Die Gesamtheit des genetischen Materials einer Zelle oder eines Organismus (Gene und nichtcodierende DNA mit regulatorischer oder unbekannter Funktion) wird als Genom, dessen Erforschung als Genomik bezeichnet. Analog wird die Gesamtheit der exprimierten Proteine als Proteom bezeichnet, und die Proteomik identifiziert, quantifiziert und charakterisiert die Proteine. Die verwendeten Methoden schließen ein: 2D-Gelelektrophorese, Massenspektrometrie, Strukturanalyse sowie das Erfassen von Protein-Protein-Wechselwirkungen.

Über das Internet sind zahlreiche Genom- und Proteom-Datenbanken genauso wie Literaturdatenbanken frei zugänglich. Die Beschaffung von Information aus Datenbanken ist einfacher geworden: die Daten werden häufig durch Computer-Algorithmen ausgewertet. Künstliche Intelligenz spielt dabei eine immer wichtigere Rolle. Das Werten und Verstehen der Information hingegen bleibt wie eh und je Aufgabe und Privileg des forschenden Menschen.