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Die Abbildung zeigt ein Elektropherogramm mit 15 autosomalen STR-Systemen und dem geschlechtsspezifischen Amelogenin-System (AM). In den grünen Balken steht die Bezeichnung des jeweiligen STR-Systems. Die „Zacken” nennt man „Peaks” und sie repräsentieren jeweils ein DNA-Fragment bestimmter Größe. Jedem STR-System sind ein oder zwei Zacken zugeordnet, je nachdem, welche Allelkombination ein Mensch im betrachteten STR-System besitzt.

Die Beschriftung der Peaks übernimmt die Software, denn sie „weiß”, welche Allele in welchem STR-System vorkommen können und wie lang diese Allele sind. Sie integriert also die Informationen „Länge”, „Farbe”, „Zuordnung einer Farbe zu möglichen STR-Systemen” und „Allelidentitäten und -größen in STR-System” zu einer eindeutigen Bezeichnung eines Peaks als Allel X, der Größe Y aus STR-System Z.
Bei dem Menschen, dessen Elektropherogramm die Abbildung zeigt, handelt es sich z.B. um einen Mann (X und Y im Amelogenin-System), der im System D10 die Allele 12 und 15, im System vWA die Allele 14 und 16 aufweist usf.
Aus einem solchen Elektropherogramm läßt sich endlich sehr einfach ein DNA-Profil, wie es hier schon gezeigt wurde, ableiten.

In der nächsten Folge unserer beliebten Serie machen wir einen Ausflug in die Populationsgenetik und ich erkläre, warum ein DNA-Profil aus 16 STR-Systemen tatsächlich mit hoher Wahrscheinlichkeit einzigartig auf der Welt ist.

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Kommentare (17)

  1. #1 Stefan
    18/06/2011

    “Da bei DNA die Ladungsdichte proportional zur Länge ist, bestimmt die Länge eines DNA-Fragments, wie rasch ein solches zur Anode wandert.”
    Ist es nicht so, dass die LadungsDICHTE unabhängig von der Länge ist, nämlich zwei negative Ladungen pro Basenpaar bei doppelsträngiger DNA? Du willst doch damit sagen, dass die Anzahl der Ladungen proportional zur Länge der DNA-Fragmente ist. Oder habe ich den Begriff der Ladungsdichte falsch verstanden und er bezeichnet genau das?
    Wichtigere Frage: Der Satz oben erweckt den Eindruck, dass längere Moleküle mit mehr negativen Ladungen schneller im Polymer wandern. Ich dachte, es wäre so wie bei der Agarose-Gelelektrophorese, dass sich kürzere Fragmente nicht so sehr im Polymer “verheddern” wie große Moleküle und daher trotz einer niedrigeren Anzahl an Ladungen schneller durchlaufen…oder bin ich hier komplett aufm Holzweg?
    Gruß Stefan

  2. #2 Cornelius Courts
    20/06/2011

    @Stefan: “Du willst doch damit sagen, dass die Anzahl der Ladungen proportional zur Länge der DNA-Fragmente ist.”

    Danke für den Hinweis, die Formulierung ist tatsächlich etwas unglücklich. Die Linienladungsdichte ist definiert als “Ladung pro Längeneinheit”, d.h. umso mehr Ladung, desto länger, die Ladung nimmt also proportional zur Länge zu.
    Ist verbessert.

    “er Satz oben erweckt den Eindruck, dass längere Moleküle mit mehr negativen Ladungen schneller im Polymer wandern”
    Auch hier: guter Hinweis auf unzureichende Formulierung, danke. Natürlich ist es auch bei der Kap.El. so, daß die längeren Fragmente langsamer wandern (gerade WEIL sie im Verhältnis nicht stärker geladen sind, als kürzere). Die Formulierung, “die Länge bestimmt, wie rasch…” widerspricht dem nicht, ist aber zur Vermeidung von Mißverständnissen verbesserbar. Soeben geschehen.

  3. #3 Stefan
    20/06/2011

    @CC: alles klar, dann bin ich beruhigt, dass ich nicht komplett daneben lag 🙂 Übrigens: keep up the good work! Ich lese hier wirklich sehr gerne! Gruß Stefan

  4. #4 Cornelius Courts
    20/06/2011

    @Stefan: “keep up the good work! Ich lese hier wirklich sehr gerne!”
    Danke Dir! 🙂

  5. #5 Katja
    13/07/2011

    Hallo,
    vorab ersteinmal vielen Dank für die tollen Artikel, die mir während meiner Arbeit wirklich weiterhelfen.
    Meine Frage:
    Was genau signalisieren denn nun die Achsen im Elektropherogramm? Die X-Achse beschreibt das Allel, die Y-Achse (die ja relative hohe Werte annimmt z.b. 5700) beschreibt die Basenlänge des STRs??? Und der obere Bereich (wie z.B. 150) gibt die Länge der Basen des Allels im STR an?
    Das habe ich sicherlich falsch verstanden. Bitte um Aufklärung.
    Vielen Dank.
    katja

  6. #6 Cornelius Courts
    14/07/2011

    @Katja: das Elektropherogramm liest sich so:
    die “X-Achse” repräsentiert die Länge eines Fragments: je weiter rechts, desto länger ist das Fragment (das siehst Du daran, daß die Allele mit den höheren Zahlen in einem System immer rechts stehen). Die kleinen Zahlen geben die Basenlänge an. Wichtig ist, zu verstehen, daß es für jede “Farbe” eine X-Achse gibt (hier 4) und daß so auch gleichgroße Fragmente (wie z.B. Allel 15 in D3S1358 und Allel 14 in D19S433) anhand der Farbe unterschieden werden können. Es kann zudem durchaus vorkommen, daß ein Allel in einem System eine höhere Zahl hat als ein Allel in einem anderen System derselben Farbe (z.B. Allel 28 in D21S11 / Allel 12 in D18S51) und trotzdem das zugehörige DNA-Fragment kleiner ist. Das liegt daran, daß die Allelbezeichnung ja nur die Anzahl der Widerholungen angibt und nichts über die absolute Fragmentlänge aussagt.

    Die “Y-Achse” gibt die Peakhöhe, also die Signalintensität an. Die Einheit sind “rfu”, sie “relativen Fluoreszenzeinheiten”. Je mehr Kopien eines Fragmentes detektiert werden, desto höher wird ein Peak. In einem “balancierten” Profil sollten die beiden Peaks eines Systems etwa gleich hoch sein, weil dann beide STR-Systeme eines Chromosomenpaares gleich gut in der PCR verfielfältigt worden sind. Im vorliegenden Profil ist das so.

    Hoffe, das hilft Dir weiter und danke für die Rückmeldung.

  7. #7 Sue-Mie
    11/01/2012

    Danke für diesen wunderbaren Blog,
    ich lese erst vor kurzem hier und muss sagen, super Sache, perfekt verständlich.
    Das hat mir wirklich sehr geholfen!
    LG

  8. #8 Cornelius Courts
    12/01/2012

    @Sue-Mie: danke für die Rückmeldung – freut mich, wenn es hilfreich war 🙂

  9. #9 Maria
    15/05/2012

    Du hast geschrieben: “DNA-Fragmente sind in wässriger Lösung negativ geladen und bewegen sich in einem elektrischen Feld daher immer zum positiv geladenen Pol (Anode).” In der Abbildung sieht es aber so aus, als ob die Fragmente sich in Richtung Kathode bewegten (s. Pfeil). Wie ist das zu verstehen?

  10. #10 Cornelius Courts
    15/05/2012

    @Maria: ja, diese Unstimmigkeit erklärt sich durch die Inkonsistenz bei der Verwendung der Begriffe für die Stromrichtung:
    https://de.wikipedia.org/wiki/Technische_Stromrichtung#Elektrischer_Strom_vs._Elektronenstrom_vs._Ionenstrom

    Der PFeil würde sozusagen die technische Stromrichtung anzeigen.

  11. #11 Freschta
    12/12/2014

    Danke für den Kommentar, ich schreibe morgen eine LK- Klausur über dieses Thema und mir hat es wirklich geholfen. Ich lese den Block hier wirklich gerne. 😀

  12. #12 Cornelius Courts
    12/12/2014

    @Freschta: danke für die Rückmeldung und viel Erfolg 🙂

  13. #13 Hannah
    20/09/2017

    Du hast beim Auswerten des Elektropherogramms geschrieben, dass der Mann im “System D10 die Allele 12 und 15, im System vWA die Allele 14 und 16 aufweist .” Aber was genau sind diese Allee eigentlich und warum hat man pro STR – System immer 2 davon ? Aufgrund des diploiden Chromosomensatzes? Ich habe mir zwar deine Erklärungen dazu durchgelesen, aber leider nicht ganz verstanden, warum jetzt aufeinmal innerhalb der STRs wieder von Allelen gesprochen wird.
    Es wäre wirklich sehr nett, wenn mir das nochmal erklärt werden könnte.
    Vielen Dank. Hannah

  14. #14 Cornelius Courts
    21/09/2017

    @Hannah: “Aber was genau sind diese Allee eigentlich”

    Ich kann das nicht besser erklären, als ich es hier schonmal gemacht habe, vielleicht hilft das weiter:

    Auf den Chromosomen eines Paares befinden sich jeweils die gleichen Inhalte (z.B. Gene), die allerdings nicht identisch sein müssen, da je ein Chromosom eines Paares vom Vater und das andere von der Mutter stammt.
    Das ist in etwa so, wie wenn man das gleiche Kochbuch (s. „Restaurantanalogie“) zweimal im Bücherregal stehen hat, aber in unterschiedlichen Ausgaben: die Inhalte stimmen natürlich überein, aber hier und da ist ein Druckfehler, der vielleicht in der anderen Ausgabe korrigiert wurde, die Seitennumerierung ist anders usf. Worauf es ankommt: der Mensch hat von jedem Gen, von jedem DNA-Abschnitt zwei Kopien, je eine auf einem Partner eines Chromosomenpaars. Da die Abschnitte nicht immer auf den Buchstaben genau identisch sind, kann man also von „Ausgaben” oder Varianten der Abschnitte sprechen, das Fachwort ist „Allel”. Die Kombination der beiden Allele eines Abschnitts auf den beiden Partnern eines Chromosomenpaares nennt man „Genotyp”.

    “Aufgrund des diploiden Chromosomensatzes? ”

    Ja. Wie oben erwähnt: Jeder Mensch hat von jedem Gen, von jedem nicht-codierenden DNA-Bereich, von jedem Repeat also auch von jedem STR-System zwei Kopien in seinem Genom: jeweils eine auf jedem Partner eines Chromosomenpaars. Mit anderen Worten: eine Kopie jedes STR-Systems wird von der Mutter vererbt, die andere vom Vater.
    Da nun die Anzahl der Wiederholungseinheiten bei den STR-Systemen von Person zu Person sehr unterschiedlich sein kann (was der Grund ist, warum man sie einsetzt, um damit Personen zu unterscheiden), müssen diese Varianten, oder Allele, eindeutige Bezeichnungen haben. In unserem Beispiel hat der Mann im System vWA das Allel 14 (mit 14 Wiederholungen der Repeateinheit), sagen wir, von seiner Mutter bekommen und das Allel 16 (mit 16 Wiederholungen der Repeateinheit) von seinem Vater.

  15. #15 Hannah
    21/09/2017

    Erst einmal vielen Dank für die schnelle Antwort. Ich habe es (so hoffe ich doch ) jetzt einigermaßen verstanden. Nur um nochmal nachzufragen: Heißt das also, dass jeder Short Tandem Repeat auch einfach als Alles bezeichnet werden kann?
    Außerdem wurde ebenfalls geschrieben, dass manche STR – Systeme nur aus einem Peak bestehen. Tritt das nur auf, wenn von der Mutter und vom Vater die gleiche Anzahl an Wiederholungen vererbt wurde, sprich Homozygotie?

  16. #16 Lena
    Heidelberg
    28/10/2019

    Hallo,
    irgendwo muss ich etwas missverstanden haben, alle STR´s die verwendet werden bestehen aus 4Bp?! Wie können 10 bzw 7 Wiederholungen aus verschiedenen Systemen, beide die Länge 200Bp haben? 10 Wiederholungen müssten doch zum Beispiel immer 40Bp (10X4Bp=40Bp) ergeben, egal in welchem System?

  17. #17 Lena
    28/10/2019

    Ahhh sorry, hat sich erledigt…Geschrieben ohne richtig zu denken!