Hauptunterschied – cDNA vs. genomische Bibliothek
Es gibt zwei Haupttypen von DNA-Bibliotheken, die von Wissenschaftlern mit gentechnischen Techniken erstellt wurden. Dies sind die cDNA-Bibliothek und die genomische Bibliothek. Der Hauptunterschied zwischen cDNA- und genomischer Bibliothek besteht darin, dass die cDNA-Bibliothek die klonierte komplementäre DNA der gesamten mRNA eines Organismus enthält, während die genomische DNA-Bibliothek die klonierten Fragmente des gesamten Genoms eines Organismus enthält. Die genomische DNA-Bibliothek ist größer als die cDNA-Bibliothek.
Was ist eine genomische Bibliothek?
Eine genomische DNA-Bibliothek ist eine Sammlung von Klonen, die die Fragmente der gesamten genomischen DNA eines Organismus tragen. Es enthält die gesamte genomische DNA dieses Organismus, einschließlich kodierender und nicht kodierender Sequenzen. Die Konstruktion einer genomischen Bibliothek wird durch die rekombinante DNA-Technologie durchgeführt, gefolgt von Klonierung (Gentechnik). Die Konstruktion umfasst verschiedene Schritte, wie in Abbildung 01 gezeigt. Der Prozess beginnt mit der Isolierung der genomischen DNA. Unter Verwendung eines geeigneten DNA-Extraktionsprotokolls sollte die gesamte genomische DNA eines Organismus isoliert werden. Anschließend soll die DNA durch Restriktionsendonucleasen (DNA-schneidende Enzyme) in handhabbare Größen bzw. in die spezifischen Fragmente umgewandelt werden. Fragmentierte DNA sollte mithilfe von DNA-Ligasen (DNA-Verbindungsenzymen) in Vektoren eingefügt werden. Ein Vektor ist ein sich selbst replizierender Organismus. Plasmide und Bakteriophagen sind häufig verwendete Vektoren in der rekombinanten DNA-Technologie. Diese ligierten Vektoren sind als rekombinante DNA-Moleküle bekannt, da sie sowohl eigene als auch eingefügte DNA-Sequenzen tragen. Rekombinante Vektoren werden einem Wirtsbakterium zugesetzt und dazu gebracht, die rekombinanten Vektoren in die Bakterienzelle aufzunehmen. Bakterien mit rekombinanten Vektoren (Plasmiden) sollten in einem Kulturmedium gezüchtet werden. Während der bakteriellen Vermehrung repliziert bakterielle DNA zusammen mit rekombinanten Plasmiden ihre Genome und produziert Klone. Diese Klone enth alten das gesamte Genom des Ausgangsorganismus. Daher wird es als genomische Bibliothek bezeichnet. Plasmide können leicht von der bakteriellen chromosomalen DNA getrennt werden, um die genomische Bibliothek dieses Organismus zu konstruieren. Wenn ein bestimmter Organismus interessante Gene enthält, ist es einfach, ihn in der Genombibliothek durch Hybridisierung mit molekularen Sonden (Markern) nachzuweisen.
Genombibliotheken sind wichtig, um die genomische Struktur und Funktion, spezifische Gene, Genlokalisierung, Genkartierung, Mutationen, Gensequenzierung, Identifizierung neuer therapeutischer Gene usw. zu untersuchen.
Abbildung_1: Aufbau einer genomischen Bibliothek
Was ist eine cDNA-Bibliothek?
Eine cDNA-Bibliothek ist eine Sammlung komplementärer DNA (cDNA)-Klone, die aus der Gesamt-mRNA eines Organismus synthetisiert wurden. Der Bauablauf umfasst verschiedene Schritte. Die Aufreinigung der Gesamt-mRNA aus einem Organismus ist der erste beteiligte Schritt. Isolierte mRNA wird durch einen Prozess namens reverse Transkription in cDNA-Stränge umgewandelt. Reverse Transkription wird durch ein Enzym namens Reverse Transkriptase erleichtert. Es verwendet einen kleinen 3'-Primer und initiiert die Synthese des ersten cDNA-Strangs, der komplementär zum Matrizen-mRNA-Strang ist. Die resultierende doppelsträngige cDNA wird unter Verwendung von Restriktionsendonucleasen in kleinere Fragmente umgewandelt und in geeignete Vektoren inseriert. Diese konstruierten rekombinanten Moleküle werden dann in einen Wirtsorganismus gegeben und in einem Kulturmedium gezüchtet, um Klone zu produzieren. Die Sammlung von Klonen, die cDNA-Fragmente eines Organismus enth alten, ist als cDNA-Bibliothek bekannt. Vollständig geschnittene reife mRNA enthält keine Introns und regulatorischen Regionen. Daher sind in cDNA-Bibliotheken im Gegensatz zu einer genomischen Bibliothek keine nicht-kodierenden Fragmente vorhanden.
cDNA-Bibliotheken sind wichtig für die Analyse von kodierenden Regionen, Genfunktionen, Genexpression etc.
Abbildung_2: Aufbau einer cDNA-Bibliothek
Was ist der Unterschied zwischen cDNA und genomischer Bibliothek?
cDNA vs. genomische Bibliothek |
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| cDNA-Bibliothek ist eine Sammlung von Klonen, die die komplementäre DNA zur mRNA eines Organismus tragen | Genombibliothek ist eine Sammlung von Klonen, die die gesamte genomische DNA eines Organismus tragen. |
| Kodierende vs. nichtkodierende Sequenzen | |
| cDNA-Bibliothek enthält nur die codierenden Sequenzen; es enthält keine Introns. | Genomische Bibliothek besteht aus der gesamten genomischen DNA, einschließlich nichtkodierender (Introns und regulatorischer) DNA. |
| Größe | |
| cDNA-Bibliothek ist klein. | Genombibliothek ist groß. |
| Ausgangsmaterial | |
| Ausgangsmaterial ist mRNA | Ausgangsmaterial ist DNA. |
| Beteiligung der reversen Transkription. | |
| Reverse Transkription findet bei der Synthese des ersten cDNA-Strangs statt. | Umgekehrte Transkription findet nicht statt. |
Zusammenfassung – cDNA und genomische Bibliothek
Die genomische Bibliothek stellt eine Population von Klonen dar, die die fragmentierte genomische Gesamt-DNA eines Organismus tragen. Die cDNA-Bibliothek stellt die Population von Klonen dar, die komplementäre DNA der gesamten mRNA eines Organismus tragen. Ein cDNA-Klon enthält nur die in mRNA gefundenen Sequenzen, während der genomische Klon die Sequenzen des gesamten Genoms enthält. Dies ist der Unterschied zwischen cDNA und genomischer Bibliothek.
