DNA und DNA Microarrays

DNA-Microarrays (oder auch DNA-Chips) erlauben es, eine Vielzahl von verschiedenen DNA-Sequenzen parallel nachzuweisen. 

Ausgewählte Sequenzen von Oligonucleotiden, die sog. Probes, werden an definierten Positionen, den sogenannten „Features“, einer Oberfläche immobilisiert. Ein DNA-Chip besteht aus vielen solcher Features, wobei jedes Feature eine andere Sequenz haben kann. Um Informationen über die zu untersuchenden DNA-Sequenzen, den sogenannten Targets, zu erhalten, werden diese mit einem Fluoreszenzmarker versehen und in Kontakt mit der Oberfläche gebracht. Durch Hybridisierung an komplementären Probes werden die Targets an den Features akkumuliert und man erhält messbare Fluoreszenzsignale. Da die Position und Sequenz jedes Features bekannt ist, kann man so Rückschlüsse auf das Vorhandensein einer Targetsequenz in der Lösung ziehen. DNA Microarrays werden bspw. benutzt um Genexpressionsprofile zu messen oder SNPs (SNP=single nucleotide polymorphism) zu detektieren.

Mit Hilfe eines laboreigenen DNA-Synthesizers stellen wir DNA-Microarrays durch eine maskenlose, lichtgesteuerte in-situ Synthese her.

Die Grundidee bei diesem Verfahren ist, die verschiedenen DNA-Stränge sukzessive aus einzelnen Bausteinen (Basen A,T,C,G) parallel auf einer Substratoberfläche aufzubauen. Da die einzelnen Bausteine lichtempfindliche Schutzgruppen tragen, können diese bei Bestrahlung mit Licht entfernt werden, so dass praktisch jede gewünschte Sequenz synthetisiert werden kann.

Publikationen:

A. Harrison, H. Binder, A. Buhot, C. J. Burden, E. Carlon, C. Gibas, L. J. Gamble, A. Halverin, J. Hooyberghs, D. P. Kreil, R. Levicky, P. A. Noble, A. Ott, B. M. Pettitt, D. Tautz, A. E. Pozhitkov

Physico-chemical foundations underpinning microarray and next-generation sequencing experiments

Nucleic Acids, Research Vol. 41 (1), (2013) 1-18

C. Trapp, M. Schenkelberger and A. Ott 


Stability of double-stranded oligonucleotide DNA with a bulged loop: a microarray study


BMC Biophysics 4 (2011) 20

T. Naiser, J. Kayser, T.Mai, W. Michel and A. Ott


DNA hybridization to surface bound probes: point defects in experiment and model


Phys. Rev. Lett. 102 (2009) 218301