Genetische Screens

Genetische Screenings sind analytische Werkzeuge, um die Korrelation zwischen dem Genotyp und dem Phänotyp eines Organismus zu untersuchen. Sie werden grob in Forward Genetic Screens und Reverse Genetic Screens eingeteilt.

Bei Forward-Screens werden die Gene identifiziert, die für ein beobachtetes Merkmal, wie z. B. die Blütenblattfarbe, verantwortlich sind, wobei ein bekannter Phänotyp verwendet wird, um einen unbekannten Genotyp zu untersuchen.

Bei diesen Screenings wird in der Regel das Genom eines Organismus zufällig mutiert, um eine Veränderung des Phänotyps zu induzieren. Als nächstes werden die mutierten Organismen gezüchtet, bis die Gene homozygot sind, um die Expression rezessiver Phänotypen sicherzustellen. Die Organismen werden dann auf interessante Merkmale untersucht.

Um beispielsweise Gene zu identifizieren, die für morphologische Defekte in Zebrafischembryonen verantwortlich sind, werden Samenzellen erwachsener Männchen mit einer Chemikalie, Ethylnitrosoharnstoff, mutiert und dann mit einem Wildtyp-Weibchen gekreuzt.

Die resultierenden F1-Männchen werden erneut mit einem Wildtyp-Weibchen gekreuzt und dominante Mutationen wurden bei den F2-Nachkommen beobachtet. F2-Individuen werden dann gezüchtet, um rezessive Genmutanten in F3-Individuen zu identifizieren.

Gene, die für den veränderten Phänotyp verantwortlich sind, können dann mit verschiedenen Methoden bestimmt werden. In einer Technik werden Genome mehrerer mutierter und Wildtyp-Organismen sequenziert. Eine Region, die bei allen Mutanten, aber nicht bei den Wildtypen, ähnlich ist, hilft bei der Lokalisierung des mutierten Gens.

Darüber hinaus können genetische Forward-Screens verwendet werden, um Mutationen zu identifizieren, die den Schweregrad eines Phänotyps in Organismen verstärken oder unterdrücken. Diese werden als Modifikatorbildschirme bezeichnet.

Im Gegensatz dazu gehen umgekehrte genetische Screenings von Genotyp zu Phänotyp und untersuchen den Phänotyp, der sich aus der Mutation eines bestimmten Gens mit einer unbekannten Funktion ergibt.

Betrachten Sie zum Beispiel die Gene für molekulare Chaperone in Drosophila. Molekulare Chaperone sind Proteine, die für die Faltung anderer Proteine in verschiedenen Teilen des Organismus unerlässlich sind. Der gezielte Knockdown verschiedener Chaperon-Gene in Drosophila-Augen kann zu beobachtbaren morphologischen Defekten führen und so helfen zu identifizieren, welche dieser Chaperone für die Augenentwicklung essentiell sind.

Alternativ ist das Expressionsscreening eine weitere Methode der reversen Genetik. Hier wird ein Gen mit einer unbekannten Funktion in einem anderen Organismus exprimiert, und Veränderungen des Phänotyps werden im Wirt beobachtet, um die Genfunktion zu bestimmen.