Mit unglaublichem Nachdruck wird an der Entschlüsselung des menschlichen Genoms gearbeitet. Von der Kenntnis über die Struktur der Gene und ihre Anordnung auf den Chromosomen erhofft man sich Konsequenzen für Diagnose und Behandlung menschlicher Erkrankungen. Der Fokus-Band "Genomanalyse" empfiehlt sich somit sowohl Genetikern als auch Klinikern. Primrose beschreibt ausgehend von den theoretischen Grundlagen, welche Techniken bei der Kartierung eines Genoms zur Anwendung kommen.
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Vorwort 9
Abkürzungen 11
1. Das Grundprinzip der Kartierung und Sequenzierung von Genomen 13
1.1 Einleitung 13
1.2 Die Kartierung von Genen und Genomen 13
1.3 DerPhänotyp 19
1.4 Vergleichende Genomkartierung 20
1.5 Warum sequenziert man Genome? 22
1.6 Genomsequenzierungsprojekte 24
1.7 Die Faszination von Genomkartierung und -Sequenzierung 27
1.8 Umriß vom Rest des Buches 29
2. Die Organisation und Struktur von Genomen 31
2.1 Einleitung 31
2.2 Die Größe von Genomen 31
2.3 Komplexität von Sequenzen 33
2.4 Introns und Exons 37
2.5 Die Genomstruktur bei Viren und Prokaryonten 41
2.6 Die Organisation von Organellgenomen 43
2.6.1 Die Organisation der Chloroplastengenome 44
2.6.2 Die Organisation von mitochondrialer DNA 45
2.7 Die Organisation von nucleärer DAN in Eukaryonten 46
2.7.1 Makroskopische Anatomie 46
2.7.2 Replikationsurspünge 48
2.7.3 Repetitive Sequenzen 48
2.7.4 Centromerstruktur 58
2.7.5 Die Bedeutung der repetitiven Sequenzen für das Kartieren und Sequenzieren eines Genoms 59
2.7.6 Zusammenfassung der Chromosomenstrukturen 60
2.8 Genomneuordnungen 60
3. Die Unterteilung des Genoms 63
3.1 Einleitung 63
3.2 Fragmentierung der DNA mit Hilfe von Restriktionsendonucleasen 64
3.3 Die Auftrennung langer DNA-Fragmente 67
3.4 Isolierung von Chromosomen 72
3.5 Mikrodissektion von Chromosomen 75
3.6 Vektoren zur DNA-Klonierung 76
3.7 Künstliche Hefechromosomen (yeast artificial chromosomes, YACs) 77
3.8 BACs und PACs als Alternativen zu YACs 80
3.9 Künstliche episomale Chromosomen vom Menschen (HAECs) 83
3.10 Die Wahl des Vektors 84
3.11 Wie man es vermeidet, einzelne Chromosomen isolieren zu müssen 84
4. Das Zusammensetzen einer physikalischen Genomkarte 87
4.1 Einleitung 87
4.2 Eine physikalische Genomkarte des E. coli-Chromosoms 89
4.3 Weitere Beispiele für eine Restriktionsfragmentkartierung 92
4.4 Sequence tagged sites (STSs) 95
4.5 Radiation hybrid mapping 98
4.6 Expressed sequence tags (ESTs) 100
4.7 Polymorphe STSs 100
4.8 Nachteile von STSs 102
4.9 RAPD und CAPS 103
4.10 Genomsequenz-sampling (GSS) 104
4.11 Hybridisierungskartierung 105
4.12 Hybridisierung von Referenzbibliotheken 110
4.13 Die Bedeutung der in s/ta-Hybridisierung 112
4.14 Berechnung und Automatisierung 113
4.15 Eine neuartige Methode zur Anfertigung von Genomkarten: Optische Kartierung 116
4.16 Verknüpfung verschiedener Kartierungsverfahren und Bewertung des Projektfortschritts 117
5. Sequenzierungsmethoden und -Strategien 119
5.1 Grundlagen der DNA-Sequenzierung 119
5.2 Modifikation der Kettenabbruchsequenziermethode 123
5.3 Automatisierte DNA-Sequenzierung 125
5.4 Die Sequenziergeschwindigkeit 128
5.5 Sequenzierungsstrategien 130
5.6 Genomsequenzierung 132
5.7 Sequenzdatenbanken 136
5.8 Analyse der Sequenzdaten 137
5.9 cDNA-Sequenzierung 142
5.10 Merkmalskartierung 147
5.11 Alternative Sequenzierungsmethoden 149
5.12 Sequenzierung durch Hybridisierung 150
6. Das Auffinden von Genen in großen Genomen 155
6.1 Einleitung 155
6.2 Kartierung des zu untersuchenden Genes 156
6.3 Identifizierung des zu untersuchenden Genes 158
6.4 Isolierung und Charakterisierung des Genes für die Muskeldystrophie (DMD) als ein Beispiel für positioneile Klonierung 161
6.5 Chromosome landing 163
6.6 Das positional candidate-Verfahren zur Genisolierung 164
6.7 Untersuchung von komplexen und quantitativen Merkmalen 165
6.8 Genom-scanning-Methoden 170
6.8.1 Genetisch gesteuerte, repräsentationelle Differenzanalyse (GDRDA) 171
6.8.2 Genome mismatch scanning (GMS) 174
6.8.3 Screening durch enzymatische Spaltung von Fehlpaarungen (enzyme mismatch cleavage, EMC) 178
6.9 Ethische, gesetzliche und soziale Fragestellungen 179
Literatur 183
Index 205