Markermoleküle, auch molekulare Marker oder genetische Marker genannt, dienen dazu, die Position eines bestimmten zu untersuchenden Gens zu markieren oder auf die Vererbung eines Merkmals aufmerksam zu machen. Sie haben sich als unverzichtbares Werkzeug für Genetiker erwiesen und haben wesentliche Anwendungen in der Gentechnik, bei Vaterschaftstests und der Identifizierung tödlicher Krankheiten gefunden.
Definition eines Markermoleküls
Molekulare Marker sind DNA-Fragmente, die mit einer bestimmten Region des Genoms assoziiert sind. Markermoleküle können die Form kurzer DNA-Sequenzen annehmen, wie beispielsweise einer Sequenz, die einen einzelnen Nukleotid-Polymorphismus umgibt, wo eine einzelne Basenpaar-Änderung auftritt. Sie können auch in Form längerer DNA-Sequenzen wie Mikrosatelliten vorliegen, die 10 bis 60 Basenpaare lang sind.
Klassen von molekularen Markern
Restriktionsfragmentlängenpolymorphismen sind Markermoleküle, die verwendet werden, um einer bestimmten DNA-Sequenz zu folgen, wenn sie zwischen Zellen passiert. Es ist einer der häufigsten Typen von molekularen Markern und basiert auf der Hybridisierung von klonierter DNA an DNA-Fragmente. Sie sind spezifisch für einen einzelnen Klon oder eine Restriktionsenzymkombination. Zufällig amplifizierte polymorphe DNA-Molekülmarker werden im Allgemeinen in der Pflanzenzüchtung verwendet und basieren auf der Polymerkettenreaktions-Gen-Klonierung zufälliger Stellen eines Pflanzengenoms. Molekulare Isozymmarker werden verwendet, um Proteine zu markieren. Sie wurden entwickelt, um Enzyme zu identifizieren, die sich in den Aminosäuresequenzen unterscheiden, aber die gleiche Aminosäurereaktion katalysieren.
Verwendung von Markermolekülen
Molekulare Marker werden von Genetikern verwendet, um den Zusammenhang zwischen Erbkrankheiten und ihren Ursachen zu untersuchen. Sie können den Ort einer bestimmten Mutation eines Gens anzeigen, die zu einem beeinträchtigten Protein führen kann, und wurden verwendet, um Krankheiten wie Sichelzellenanämie und Huntington-Krankheit zu identifizieren. Molekulare Marker können auch landwirtschaftliche Anwendungen haben, z. B. in der markergestützten Züchtung, in Vaterschaftstests und bei der Sortenidentifizierung, indem die Identität, Reinheit und Stabilität.
Gentechnik
Molekulare Marker werden in der Gentechnik verwendet, um zu markieren, wo defekte, mutierte Proteine durch richtig funktionierende ersetzt wurden. Dies geschieht, indem die beschädigte DNA-Sequenz durch eine identische, aber korrekt funktionierende, von anderer Stelle transplantierte Sequenz ersetzt wird. Im Allgemeinen nehmen weniger als 1 Prozent der Zellen den Vektor auf, daher ist ein molekularer Marker unerlässlich, um die transformierten Zellen zu unterscheiden.