Wie wird eine Genom-Bibliothek produziert?

Eine genomische Bibliothek ist eine der zwei Arten von DNA-Bibliotheken, die die gesamte chromosomale DNA eines bestimmten Organismus enthalten. Innerhalb der Genombibliothek werden verschiedene DNA-Inserts in einer Population identischer Vektoren gespeichert. Um eine genomische Bibliothek eines bestimmten Organismus herzustellen, sollte genomische DNA aus dem Organismus isoliert werden. Restriktionsenzyme verdauen genomische DNA an bestimmten DNA-Sequenzen, was zu Fragmenten genomischer DNA führt. Jedes Fragment kann ein oder zwei Gene enthalten. Diese Fragmente werden in einen bestimmten Vektortyp eingefügt und in ein Wirtsbakterium transformiert, um einen DNA-Klon herzustellen. 

Wichtige Bereiche

1. Was ist eine Genombibliothek?
     - Definition, Fakten
2. Wie wird eine Genom-Bibliothek produziert?
     - Verfahren, Titer, Screening

Schlüsselbegriffe: Genomic Library, Titer, Restriktionsverdauung, Screening

Was ist eine Genombibliothek?

Eine genomische Bibliothek ist ein Satz von DNA-Klonen, der den gesamten DNA-Gehalt eines bestimmten Organismus darstellt. DNA-Klone werden durch Replikation in Mikroorganismen vermehrt. Eine genomische Bibliothek ermöglicht es Forschern, ein DNA-Fragment von Interesse für die Untersuchung aus der Bibliothek zu isolieren. Genombibliotheken sind für die Sequenzierung des gesamten Genoms von Bedeutung.

Wie wird eine Genom-Bibliothek produziert?

Die Schritte zur Herstellung einer Genombibliothek sind unten beschrieben.

1. Genomische DNA-Extraktion und Reinigung
2. Verdau genomischer DNA mit einem bestimmten Restriktionsenzym - Dies kann zu einem Satz DNA-Fragmente mit ähnlicher Größe führen. Jedes Fragment kann ein oder zwei Gene des Genoms enthalten.
3. DNA-Fragmente werden in einen bestimmten Vektortyp eingefügt. Der Vektor wird mit demselben Restriktionsenzym gespalten, gefolgt von der Ligation der Inserts in die Vektoren. Die Auswahl eines Vektors hängt von der Größe des Genoms ab. Die Vektorkapazitäten sind unten gezeigt.

Tabelle 1: Vektorkapazität

Art des Vektors	Größe einfügen
Plasmide	10 kb
Bacteriophage Lambda	20 kb
Cosmids	45 kb
Bakteriophage P1	70-100 kb
P1 künstliches Chromosom (PAC)	130-150 kb
Bakterielles künstliches Chromosom (BAC)	120-300 kb
Künstliches Hefe-Chromosom (YAC)	250-2000 kb

4. Umwandlung in einen Wirt - Der Wirt ist in den meisten Fällen Bakterien oder Hefe. Ein Klon eines bestimmten DNA-Fragments wird während der Replikation des Wirts gebildet.

Abbildung 1: Vorbereitung der Genom-Bibliothek

Bestimmung des Titers der Bibliothek

Der Titer der Bibliothek ermöglicht Forschern zu verstehen, wie viele transformierte Wirtszellen sich in der Probe befinden. Dazu werden die transformierten Zellen verdünnt und die Anzahl der Zellen pro Volumen gezählt.

Screening-Bibliothek

Das Screening ermöglicht die Isolierung eines bestimmten DNA-Fragments aus der Bibliothek. Dies kann hauptsächlich auf zwei Wegen erfolgen, entweder durch direkte Selektion von Rekombinanten oder durch Nachweis der Expression. Die direkte Selektion kann durch PCR und Koloniehybridisierung erfolgen.

Fazit

Eine Genom-Bibliothek ist eine Sammlung von DNA-Fragmenten, die den gesamten DNA-Gehalt im Genom eines bestimmten Organismus darstellen. Es wird hergestellt, indem man die fragmentierte DNA des Genoms in einen Vektor einfügt und die rekombinanten Moleküle zur Vermehrung in eine Wirtszelle transformiert.

Referenz:

1. Kumar, Chinnu S. "Genomische Bibliothek". LinkedIn SlideShare, 4. Oktober 2015, hier verfügbar.

Bildhöflichkeit:

1. "Genomic Library Construction" Von Aluquette - Eigene Arbeit (CC BY-SA 3.0) über Commons Wikimedia