Satelliten-DNA
Als Satelliten-DNA bezeichnet man eine einfach strukturierte
DNA-Sequenz, die meist durch eine tandemartife Wiederholung einer
kurzen Sequenz gekennzeichnet ist.
Diese Bereiche lassen sich isolieren, da sie sich in der Schwebdichte
bei einem CsCl-Dichtegradienten deutlich unterscheiden. Bei der Maus
etwa macht die Satelliten-DNA ca. 8% des Genoms aus und liegt um
30% unter der Schwebdichte der restlichen DNA. Die Sequenzen der
Satelliten-DNAs sind sich sehr ähnlich un in vielen Fällen exisiteren
auch nicht mehr als 3 unterschiedliche Arten.
Durch eine in situ-Hybridisierung kann man die Bereiche auf den
Chromosomen identifizieren und zeigen, dass die Satelliten-DNAs vor
allem im Heterochromatin vorkommen. Als Heterochromation bezeichnet
man die Bereiche der DNA, die gest aufgewickelt bleiben und keine
Reaktion zeigen.
Durch die Zugehörigkeit der Satelliten-DNAs zu den Centomeren könnte
darauf hindeuten, dass diesen eine strukturelle Funktion zukommt.
Die Satelliten-DNAs gehen kontinuierlich verloren und werden wieder
neu gebildet. Bei den Säugern findet man bei den Satelliten-DNAs eine
starke Divergenz. Im Gegensatz zu den Athropoden stammt zwar auch hier
die Satelliten-DNA zu grossen Teilen von einem Vorläufer ab,
unterscheidet sich aber doch deutlich.
Die Entstehung der Satelliten-DNAs soll auf die sprunghafte
Replikation eines DNA-Abschnitts zurückgehen. Die so entstandene
Sequenz divergiert und wird nach einiger Zeit durch sprunghafte
Replikation nochmals dupliziert. Man nimmt an, dass der Ursprung der
Satelliten-DNA in einer GAAAAATGT-Sequenz zu finden ist. Diese Sequenz
wurde mehrfach verändert und bildet heute das Grundmotiv einer
234bp-Wiederholung der Satelliten-DNA.
Auch in den Sequenzen der Satelliten-DNA kann es zu einem ungleichen
Crossover kommen. Dabei paaren sich die Sequenzen wie bei einer
normalen Rekombination, nur um einige Basenpaare verschoben, so dass
eines der Cluster verlängert, das andere hingegen verkürzt wird.
Da die Satelliten-DNA nicht translatiert wird, ist sie auch keinem
Selektionsdruck ausgesetzt und weist deshalb in vielen Fällen auch
eine sehr hohe Mutationsrate auf. Die konservierten
Wiederholungssequenzen bei den Arthropoden kommt durch eine
Crossover-Fixierung zu stande. Diese Theorie besagt, dass jede Sequenz
ohne Selektionsdruck durch Tandemwiederholungen ersetzt wird, indem
die Sequenz durch ungleiche Rekombination zuerst auf ein Element
beschränkt wird, welches dann in weiteren Schritten vervielfältigt
wird.
Bei den Säugern findet man die sogenannten VNTR- oder
Minisatelliten-Reginen, die durch eine geringe Anzahl (5-50) an
Wiederholungen gekennzeichnet sind. Man vermutet auf Grund der
Variabilität, dass diese Elemente bevorzugte Bereiche für eine
meiotische Rekombination sein könnten.
Im menschlichen Genom findet man eine Familie dieser Sequenzen, die
einen hohen GC-Gehalt aufweisen. Die Sequenz liegt in
unterschiedlichen Varianten vor. Mit einem Southern Blot kann man
mit einer Sonde etwa 1000 dieser Sequenzen sichtbar machen und erhält
auf diese Weise einen DNA-Fingerprint, der für jeden Menschen typisch
ist.
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