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Lexikon der Biologie: Satelliten-DNA

Satelliten-DNA, DNA-Fraktion eukaryotischer DNA (Desoxyribonucleinsäuren), die sich durch Dichtegradienten-Zentrifugation (oft in Gegenwart bestimmter interkalierender Farbstoffe; Interkalation) als Satelliten-Bande von der DNA-Hauptmenge abtrennen läßt. Satelliten-DNA besteht häufig aus sich vielmals wiederholenden kurzen Nucleotidsequenzen (sog. repetitiven Sequenzen; repetitive DNA, repeats). Ihre Schwebedichte weicht aufgrund hohen AT-Gehalts von der der übrigen DNA ab. Das pericentromere Heterochromatin der Maus z.B. weist, im Gegensatz zur übrigen („Bulk“-)DNA, die eine Schwebedichte von 1,701 g/cm3 besitzt, eine Schwebedichte von 1,690 g/cm3 auf und bandiert in der Gleichgewichtszentrifugation oberhalb der Haupt-DNA. Es sind auch Satelliten bekannt, welche die gleiche Dichte besitzen wie die Hauptmenge der DNA. Solche Satelliten werden normalerweise nicht in einfachen Zentrifugationsexperimenten gefunden und werden auch als kryptische Satelliten bezeichnet. – Satelliten-DNAs werden anhand ihrer repetitiven Nucleotidsequenzlänge und der Anzahl dieser tandemartig angeordneten Kopien verschieden bezeichnet. Als Mikrosatelliten bezeichnet man Di-, Tri- oder Tetranucleotide, die zu 10–30 Kopien innerhalb einer „geclusterten“ Repetitionseinheit auftreten. Minisatelliten besitzen repetitive Sequenzen von 20–40 bp und erstrecken sich über einen Bereich von einigen Kilobasen. Man nennt sie auch variable number of tandem repeats (VNTR). Minisatelliten-DNAs sind sehr hilfreich bei der Kartierung des menschlichen Genoms. Als Midisatelliten-Bereich bezeichnet man 40 bp-Einheiten, die über 250 bis 500 Kilobasen tandemartig angeordnet sind. Die größte Einheit stellen die Makrosatelliten dar. Sie beinhalten relativ lange repetitive Sequenzabschnitte, die sich wiederum tandemartig über 100–350 kb ausdehnen. – Satelliten-DNA ist im konstitutiven Chromatin konzentriert, ihre Funktion ist noch weitgehend unbekannt. Nur für Mikrosatelliten haben sich Hinweise auf eine mögliche Bedeutung gefunden. Viele dieser Sequenzen liegen innerhalb von Genen. Sie können im Verlauf der DNA-Replikation mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit verkürzt oder verlängert werden, was zur Verschiebung nachfolgender Basentripletts mit entsprechenden Auswirkungen auf die Proteinsynthese (Translation) führt. So könnten sie eine schnelle Anpassung an veränderte Umweltbedingungen ermöglichen und zu einer Beschleunigung der Evolution beitragen – allerdings mit dem Nachteil vielfacher Mutationsereignisse mit negativen Auswirkungen. Beispielsweise sind eine Reihe neurologischer Erkrankungen durch Veränderungen der Mikrosatelliten bedingt. Es wird bereits daran gearbeitet, mittels dieser veränderten Mikrosatelliten neurologische Störungen (z.B. Chorea, spinaler Muskelschwund) zu diagnostizieren oder diese auch zur Früherkennung von Krebs auszunutzen. Möglicherweise sind Mikrosatelliten Steuerventile für die Genaktivität, die in Abhängigkeit der Umstände für mehr oder weniger Genprodukt sorgen.

P.Z./S.Kl.

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