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2024-10-30T06:17:13Z

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{{DISPLAYTITLE:cDNA}}
Die '''cDNA''' ({{enS|''complementary DNA'', {{deS|''komplementäre DNA''}}}}) ist eine [[Desoxyribonukleinsäure|DNA]], die mittels des [[Enzym]]s [[Reverse Transkriptase]] als Abschrift einer [[RNA]] (beispielsweise [[mRNA]] oder [[ncRNA]]) synthetisiert wird. Anwendung findet die cDNA in der [[Molekularbiologie]], [[Transkriptom]]analyse sowie in der [[Medizin|medizinischen]] [[Labordiagnostik|Diagnostik]].

== Synthese ==
Mit Hilfe des Enzyms [[Reverse Transkriptase]] kann aus [[Ribonukleinsäure|RNA]] die dazu komplementäre cDNA hergestellt werden. Diese spezifische, RNA-abhängige [[DNA-Polymerase]] benötigt wie andere DNA-Polymerasen einen [[Primer]] (ein kurzer, komplementärer DNA-Abschnitt) zur Synthese, welcher an die RNA bindet. Meist wird als Primer ein Oligo-dT-[[Oligonukleotid|Nukleotid]] (15–25 [[Desoxythymidin]]e) eingesetzt, welcher komplementär zum [[Poly-A-Schwanz]] der [[Eukaryoten|eukaryotischen]] mRNA ist, oder ''random'' Hexamer-[[Oligonukleotid]]e (bestehend aus sechs zufällig zusammengesetzten [[Nukleotid]]en). Es können aber auch spezifische Primer eingesetzt werden, um gezielt ein [[Transkription (Biologie)|Transkript]] zu isolieren. Das Produkt der Synthese ist ein cDNA-Strang, der mit dem ursprünglichen RNA-Strang [[Hybridisierung (Molekularbiologie)|hybridisiert]] ist. Letzterer kann nun mit dem Enzym [[RNase H]] abgebaut werden. In der weiteren Prozessierung wird mittels einer DNA-abhängigen DNA-Polymerase (über einen Primer) der komplementäre DNA-Strang zum schon bestehenden cDNA-Einzelstrang synthetisiert. Als Primer können dabei mRNA-Reste dienen, die noch nicht von der RNase H abgebaut wurden. Die heute verwendeten Methoden zur Zweitstrang-Synthese beruhen auf den Arbeiten von Hiroto Okayama und [[Paul Berg]] an der [[Stanford University]] und der Weiterentwicklung von Ueli Gubler und Beth Hoffmann bei [[Hoffmann-La Roche|Hoffmann-LaRoche]].<ref name="PMID62872272">H. Okayama, P. Berg: ''High-efficiency cloning of full-length cDNA.'' In: ''Molecular and cellular biology.'' Band 2, Nummer 2, Februar 1982, S. 161–170, PMID 6287227, {{PMC|369769}}.</ref><ref name="PMID6198242">U. Gubler, B. J. Hoffman: ''A simple and very efficient method for generating cDNA libraries.'' In: ''Gene.'' Band 25, Nummer 2–3, November 1983, S. 263–269, PMID 6198242.</ref> Das Ergebnis ist eine doppelsträngige cDNA. Da die ursprüngliche [[Matrize (Genetik)|Matrize]] eine [[Prozessierung|prozessierte]] RNA war (die u. a. das [[Splicing]] schon durchlaufen hat), finden sich auf der cDNA im Gegensatz zu natürlichen eukaryotischen DNAs keine Introns. Diese Tatsache ist für die [[Klonierung]] der cDNA in [[Vektor (Biologie)|Vektoren]] wie [[Plasmid]]en und anschließender [[Rekombinantes Protein|rekombinanter Proteinexpression]] von Bedeutung.
== Anwendungen und Bedeutung ==
Über [[Polymerase-Kettenreaktion|PCR]] lassen sich cDNAs vervielfältigen. Diese [[Reverse Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion|Reverse Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR)]] kann auch quantitativ als qPCR durchgeführt werden, etwa als [[Real Time Quantitative PCR|Real time quantitative PCR]]. Mit dieser Variante der [[Genexpressionsanalyse]] lässt sich die Expressionsrate der jeweils zugrundeliegenden RNA bestimmen, so dass sich in der Forschung und Diagnostik Unterschiede in der [[Genexpression]] von verschiedenen [[Gewebe (Biologie)|Geweben]] oder aber gesundem zu erkranktem Gewebe nachweisen lassen. Weiterhin wird cDNA in der Diagnostik zum Nachweis von Erregern verwendet, z. B. von [[HIV]] im Blut von Patienten. Auch für die Erzeugung von [[Microarray]]s können cDNAs verwendet werden. Ausgangspunkt der Erzeugung [[Fluoreszenzmarkierung|fluoreszierender]] Proben für das [[Screening]] von [[DNA-Chip-Technologie|DNA-Chips]] ist ebenfalls häufig die RT-Reaktion. Die [[Serielle Analyse der Genexpression|serielle Analyse der Genexpression (SAGE)]] basiert ebenfalls auf der Erzeugung von, in diesem Fall kurzen cDNAs. Um Volllänge-cDNAs zu identifizieren, wird eine Abwandlung der RT-PCR, die [[RACE-PCR]] verwendet.

Durch [[Klonierung]] und [[DNA-Sequenzierung|Sequenzierung]] der cDNA (als ''[[expressed sequence tags]]'', EST) kann die [[Nukleotidsequenz|Sequenz]] der entsprechenden [[Gen]]e durch deren Projektion auf das entsprechende [[Genom]] analysiert werden.
Die cDNA ermöglicht so auch Informationen zu [[Alternatives Splicing|alternativem Splicing]] zu gewinnen, das heißt welche Variante in welchem Gewebe oder Zelltyp vorkommen und wo [[Intron]]-[[Exon]]-Grenzen sich im Gen befinden.
Weiterhin kann aus cDNA anhand des [[Genetischer Code|genetischen Codes]] die [[Aminosäure]]sequenz eines [[Protein]]s eindeutig abgeleitet werden und so ein cDNA-Klon zur Expression des entsprechenden Proteins genutzt werden ([[Rekombinantes Protein|rekombinante Proteinexpression]]).

== cDNA-Bibliothek ==
Eine ''cDNA-Bibliothek'', auch ''cDNA-Bank'', ist eine Sammlung von vielen cDNAs, die aus der mRNA einer bestimmten [[Zelle (Biologie)|Zelle]] oder eines Gewebes isoliert und umgeschrieben wurde und repräsentiert im Idealfall die Gesamtheit aller exprimierten Gene, das [[Transkriptom]], der untersuchten Probe. Die cDNAs werden in der Regel in den [[Bakteriophage Lambda|Bakteriophagen Lambda]], oder [[Plasmid]]e [[Klonierung|kloniert]], die in [[Bakterien]] vermehrt werden. Eine solche cDNA-Bank kann dann z. B. für Screening-Verfahren genutzt werden. Ein typisches Screening-Verfahren von cDNA Banken ist die Kolonie-Hybridisierung-Screening-Technik, bei der [[Radioaktive Markierung|radioaktive]] DNA-Proben eingesetzt werden. Ziel ist beispielsweise eine bestimmte cDNA aus einem noch unerforschten Organismus zu isolieren oder Genfamilien zu entdecken. Ein bekanntes Beispiel ist die Erforschung der [[Homöobox|Homöobox-Proteine]]. Werden die cDNAs in Expressionsvektoren kloniert, erlaubt dies die Isolierung mit [[Immunmarkierung|Antikörpern]] oder aufgrund einer Eigenschaft, die sich etwa biochemisch oder [[Elektrophysiologische Untersuchung|elektrophysiologisch]] nachweisen lässt. Auch unbekannte Interaktionspartner können mit Expressionsbanken identifiziert werden, z. B. im [[Hefe-Zwei-Hybrid-System]].

== Weblinks ==
* [http://www.h-invitational.jp/ H-InvDB - Datenbank humaner cDNAs]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Desoxyribonukleinsäure]]
[[Kategorie:Abkürzung]]

CDNA - Versionsgeschichte

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