Der Zellkern kann man sich als Leitwarte einer Fabrik vorstellen, und die DNA ähnelt der des Fabrikleiters. Die DNA-Helix kontrolliert jeden Aspekt des zellulären Lebens, und wir kannten ihre Struktur bis in die 1950er Jahre nicht. Seit dieser Entdeckung haben sich die Gebiete der Genetik, Molekularbiologie und Biochemie rasant erweitert, und Die einfache Kenntnis der Sequenz eines Chromosoms bietet jetzt eine Fülle von Informationen über das Innenleben des Zelle.
Jedes mögliche Gen in der Sequenz
Wissenschaftliche Forschungen haben ergeben, dass jedes dritte DNA-Basenpaar – Codon genannt – für eine Aminosäure im späteren Protein kodiert. Eine der Schlüsselinformationen aus dem Code ist, dass jedes Gen mit einem Adenin-Thymin-Guanin-Codon – ATG auf der DNA-Sequenz – beginnt. Da die DNA doppelsträngig ist, ist jedes in der Sequenz gefundene CAT – oder Cytosin-Adenin-Thymin – der Anfang eines Gens auf dem Gegenstrang. Außerdem enden alle Gene mit TAA-, TAG- oder TGA-Codons. Mit anderen Worten, eine schnelle Untersuchung der Sequenz wird jeden möglichen Ort für ein Gen aufdecken, obwohl einige kurze Sequenzen vom Organismus nicht aktiv transkribiert werden.
Messenger-RNA-Sequenzen
Außerdem erlaubt uns der genetische Code, mögliche Gene direkt in Boten-RNA-Sequenzen zu übersetzen. Diese Informationen sind wichtig für Forscher, die eine Technik namens RNA-Interferenz verwenden, um die Genexpression in Zielzellen zu blockieren.
Proteinsequenzen
Die meisten eukaryontischen und einige prokaryontische Organismen verarbeiten mRNA-Transkripte durch Spleißen oder Entfernen von Teilen der Sequenz, die als Introns bezeichnet werden. Wenn ein Organismus keine RNA spleißt, kann die DNA-Sequenz direkt in eine Proteinsequenz übersetzt werden. Auch bei diesen Organismen sind die Spleißstellen allgemein bekannt, so dass die Proteinsequenz erraten oder experimentell bestimmt werden kann.
Mutationen
Wenn das Genom eines Organismus bereits kartiert wurde, kann die DNA-Sequenz eines Individuums auf Mutationen untersucht werden – dieses Konzept ist die Grundlage für humangenetische Tests. Ärzte können jetzt mit angemessener Genauigkeit die Anfälligkeit einer Person für Krankheiten bestimmen, die durch DNA-Mutationen verursacht werden. Zum Beispiel können Frauen mit einer Familienanamnese von Brustkrebs auf Mutationen in den BRCA-Genen untersucht werden, was auf ein hohes Risiko für zukünftiges Brustkrebs hinweisen würde.
Einschränkungsseiten
Die meisten Bakterienarten produzieren Enzyme, die als Restriktionsendonuklease bezeichnet werden – die Zellen sind anfällig für Viren, die schädliche fremde DNA einfügen können. Restriktionsenzyme bekämpfen die Taktik, indem sie doppelsträngige DNA an bestimmten Sequenzen spalten. Molekularbiologen und Mikrobiologen können mit gereinigten Enzymen DNA im Labor schneiden. Restriktionsverdaus sind leistungsstarke Werkzeuge, die Forschern zur Verfügung stehen. Wenn also die DNA-Sequenz bekannt ist, sind auch die Restriktionsstellen dieser Sequenz bekannt.