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Biologinnen und Biologen interessieren sich bei gentechnischen Arbeiten oft für ein bestimmtes Gen und brauchen nur ein kleines Stück der isolierten DNA. Sie schneiden deshalb die DNA mit molekularen Scheren in Stücke. Diese „Scheren“ nennt man Restriktionsenzyme. Sie erkennen auf dem Gen-Faden bestimmte Buchstabenfolgen und schneiden die Stränge dort durch.
Restriktionsenzyme werden aus Mikroorganismen isoliert und kommerziell hergestellt. Ihr Name leitet sich von dem Mikroorganismus ab, aus dem sie gewonnen wurden. Eines heisst zum Beispiel EcoRI, weil es aus dem Bakterium mit dem Namen Escherichia coli RY13 isoliert wurde. Jedes Restriktionsenzym hat seine eigene, spezifische Schnittstelle.
DNA-Stücke der Länge nach sortieren (Gel-Elektrophorese)
Restriktionsenzyme zerlegen die DNA also eine Reihe von unterschiedlichen Schnipseln. Aus diesen muss man nun das Stück herausfischen, auf dem das Gen liegt, mit dem man weiterarbeiten will. Dazu werden die DNA-Stücke mittels Gel-Elektrophorese nach ihrer Länge sortiert.
Das Gel für die Elektrophorese hat eine Dicke von etwa 1–1.5 cm und liegt in einem Behälter, der mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. An einem Ende der Gel-Schicht werden die DNA-Stücke eingespritzt, und der Behälter wird dann an den Strom angeschlossen. Da die DNA-Stücke negativ geladen sind, wandern sie durch das Gel in Richtung Pluspol.
Unterschiedlich lange DNA-Stücke wandern mit unterschiedlicher Geschwindigkeit: Je kürzer sie sind, desto schneller bewegen sie sich. Der Grund liegt darin, dass die Struktur des Gels einem Fischernetz gleicht. Kurze DNA-Stücke können leichter durch die Löcher schlüpfen als lange und kommen daher schneller voran.
Das Gel beinhaltet auch einen Farbstoff, der sich spezifisch an DNA anlagert und unter UV-Licht sichtbar ist. Wird das Gel nach der Elektrophorese unter eine UV-Lampe gelegt, kann man also sehen, wo die DNA-Stücke im Gel angekommen sind. Gleich lange Stücke haben sich jeweils am gleichen Ort als sogenannte Bande zusammengelagert. Für einen solchen Versuch verwendet man immer die DNA vieler Zellen (also beispielsweise alle weissen Blutzellen aus einer Blutprobe), und dementsprechend besteht jede einzelne Bande aus vielen gleichartigen DNA-Stücken. Die Forscherin oder der Forscher kann nun aus dem Gel gezielt jene Bande herausschneiden, welche die Stücke enthält, mit denen weitergearbeitet werden soll.