Das Prinzip der Basenpaarung

Die vier Bausteine der DNA, die Basen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin, sind in einer genau festgelegten Reihenfolge zu einer langen Kette verknüpft – dies ist der Schlüssel für die Aminosäurensequenz des Proteins. Zusätzlich zu den festen Bindungen mit ihren beiden Nachbarn kann jede Base aber auch noch über so genannte Wasserstoffbrücken eine lockere Bindung mit einer weiteren Base eingehen – Adenin allerdings nur mit Thymin und Cytosin nur mit Guanin, diese Basen sind komplementär. Die DNA liegt daher in der Regel als Doppelstrang vor.

Die Wissenschaftler machen sich diese komplementäre Basenpaarung zunutze, um gezielt genetisches Material aus einer aufbereiteten Gewebeprobe herauszufischen: Ist auf dem Chip eine DNA-Sonde mit einer bestimmten Basenabfolge befestigt, kann daran nur ein Molekül mit komplementärer Sequenz fest binden. An die Sonde AGGCTGTT bindet somit nur ein DNA-Stück aus der Probe mit der Sequenz TCCGACAA. Die Wissenschaftler bezeichnen diesen Vorgang auch als „Hybridisierung“.

Schon geringste Abweichungen, wie der Austausch eines einzigen Bausteins, lassen sich dadurch erfassen, vorausgesetzt die entsprechenden Sonden befinden sich auf dem Chip. Umfasst der entscheidende Sequenzabschnitt beispielsweise acht Nukleotide, so gibt es 48, also 65 536 Varianten – eine Zahl, die sich noch gut auf einem Chip unterbringen lässt. Die Idee, diese Eigenschaft der DNA zur Zusammenlagerung auszunützen ist nicht neu – das Neue am DNA-Chip ist vielmehr, dass sich eine enorme Zahl von DNA-Strängen auf einem einzelnen Träger extrem dicht anordnen lässt.

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