Sequenzanalyse

Se|quẹnz|a|na|ly|se [↑ Sequenz (1)]; Syn.: Sequenzierung: die Ermittlung der Reihenfolge der Aminosäure- oder Nukleotidkettenglieder in Proteinen bzw. Nukleinsäuren durch – heute meist in sog. Sequenatoren oder Sequenzern automatisierten – sequenziellen Abbau mit Identifizierung der Bruchstücke, bei Proteinen z. B. mit ↑ Edman-Abbau.

* * *

Sequẹnz|analyse,

 

1) Sequenzierung, Biochemie, Chemie: die Ermittlung der Reihenfolge der verschiedenen molekularen Bausteine in Makromolekülen, besonders in Proteinen und Nukleinsäuren und deren Auswertung.

 

Da die eigentlichen Sequenzierverfahren meist nicht an den sehr großen Polymeren durchgeführt werden können, müssen gewöhnlich die Makromoleküle in einem ersten Schritt in kleinere Bruchstücke zerlegt werden, was auf chemischem Weg oder mit Hilfe spezifischer Enzyme erfolgen kann. Proteine lassen sich zum Beispiel durch Proteasen zu kleineren Peptiden, DNA durch Restriktionsnukleasen zu Oligonukleotiden fragmentieren. Durch die Anwendung verschiedener Enzyme oder chemischer Agentien lassen sich überlappende Fragmente erhalten, die die Sequenzanalyse erleichtern und sichern. Für DNA besteht auch die Möglichkeit, kleinere Abschnitte durch die Polymerase-Kettenreaktion zu synthetisieren.

 

Bereits 1935 konnte durch F. Sanger die Primärstruktur eines Proteins, des Insulins, aufgeklärt werden. In der Folge wurde die erforderliche Methodik zunehmend verbessert und erweitert, sodass heute automatisch arbeitende Sequenatoren zur Verfügung stehen. Das zugrunde liegende Prinzip ist der Edman-Abbau, der darauf beruht, schrittweise ein Peptid von einem Ende ausgehend zu verkürzen und die abgespaltenen Aminosäuren zu identifizieren. Auch enzymatisch ist ein schrittweiser Abbau von Peptiden durch Aminopeptidasen (spalten Aminosäuren vom N-Terminus ab) und Carboxypeptidasen (spalten Aminosäuren vom C-Terminus ab) möglich.

 

Die Sequenzanalyse von Nukleinsäuren gelang erst später (Ribonukleinsäuren Mitte der 60er-, Desoxyribonukleinsäuren Mitte der 70er-Jahre). Auch hier sind chemische und enzymatische Verfahren entwickelt worden, die mit der Möglichkeit des Klonens von Nukleinsäuren zu allgemeinen Labormethoden reiften. Bedeutsam sind für die DNA-Sequenzanalyse die Maxam-Gilbert-Methode (chemisch) und die Kettenabbruch-Methode (enzymatisch), letztere wurde ebenfalls von F. Sanger entwickelt. Hier erfolgt kein Abbau von DNA, sondern einsträngige DNA wird als Matrize benutzt, um komplementäre Stränge mithilfe der DNA-Polymerase zu synthetisieren. Dabei wird an jedem Nukleotid der Matrize ein Teil der neu synthetisierten Nukleotidketten von der weiteren Verlängerung ausgeschlossen (daher Kettenabbruch-Methode), indem ein Didesoxyribonukleotid eingebaut wird. Der Kettenabbruch erfolgt in vier verschiedenen Ansätzen spezifisch an den vier Nukleotiden A, C, G und T, sodass nach einer Auftrennung der entstandenen Ketten die DNA-Sequenz des Matrizenstrangs ersichtlich wird. Diese Methode hat auch für die RNA-Sequenzanalyse die größte Bedeutung erlangt, da sich RNA mittels Revertase in cDNA umschreiben lässt, die anschließend sequenziert wird. Im Zusammenhang mit internationalen Projekten zur Totalsequenzierung ganzer Genome (einschließlich das des Menschen) hat sich die Entwicklung der DNA-Sequenzanalyse beschleunigt und zur Entwicklung von leistungsfähigen Sequenzierautomaten geführt. - Der Bestimmung der Reihenfolge der verschiedenen Bausteine in Biopolymeren schließt sich die Struktur- und Funktionsanalyse der vorliegenden Sequenzen an. Bei DNA-Sequenzen handelt es sich dabei z. B. um die Vorhersage der Zahl und Lage von Genen und deren mögliche Funktionen in einer Zelle, bei Proteinsequenzen um Berechnungen der Faltungen einer Aminosäurekette. Solche Voraussagen sind nur mithilfe von Computern möglich, über Algorithmen, die die Bioinformatik zur Verfügung stellt.

 

 2) Wirtschaftstheorie: Verlaufs|analyse, in der dynamischen Analyse angewendetes Verfahren zur Darstellung und Erklärung zeitabhängiger ökonomischer Vorgänge. Angenommen werden zeitlich verzögerte Beziehungen (Lag) zwischen bestimmten ökonomischen Variablen (z. B. dem Volkseinkommen und dem privaten Verbrauch). Diese Beziehungen erlauben, den Zeitablauf der ökonomischen Größen in Tabellen- oder Gleichungsform abzuleiten.

* * *

Se|quẹnz|ana|ly|se, die: 1. (Biochemie) Analyse der Reihenfolge der verschiedenen molekularen Bausteine in Makromolekülen, bes. in Proteinen u. Nukleinsäuren. 2. (Wirtschaftstheorie) Verfahren zur Darstellung u. Erklärung zeitabhängiger ökonomischer Vorgänge.