Insertionsmutationen als Werkzeug für die Genomanalyse

Bei der menschlichen Reproduktion ist eine Insertion eine spezifische Addition eines oder mehrerer nicht-nukleärer Basenpaare an eine DNA-Sequenz. Es ist normalerweise gleichbedeutend mit Duplikation, aber die eingefügte DNA hat nicht die gleiche Nummerierung wie andere Sequenzen. Bei der DNA-Klonierung und anderen Formen der DNA-Klonierung werden die Insertionen vorgenommen, ohne von dem linearen DNA-Strang abzuweichen, der einen typischen DNA-Strang bildet. Kurz gesagt bezieht sich die Insertion auf die Hinzufügung eines neuen genetischen Materials (Nukleinsäure) zu einem DNA-Segment.

Die häufigsten Beispiele für Insertionen sind Chromosomendeletionen, die auftreten, wenn zwei benachbarte DNA-Sequenzen gelöscht werden, und auch Mutationen, die auftreten, wenn zwei nicht verwandte DNA-Sequenzen in dasselbe Segment des Chromosoms eingefügt werden. Beim Menschen führt die Insertion von fremden DNA-Sequenzen, insbesondere solchen mit Aminosäurecodons, zur Bildung einer Bildverschiebung in einem DNA-Segment. Infolgedessen bestimmt die Insertion einer Sequenz nicht verwandter DNA in ein Segment der menschlichen DNA eine Bildverschiebung. Aufgrund des häufigen Auftretens von Frameshifts und synonymen Mutationen beim Menschen verwenden viele Forscher den Begriff synonym für eine synonyme Evolution im Labor.

Um Insertionsmutationen nachzuweisen, können Genetiker die beobachteten Sequenzen mithilfe einer PCR-genischen DNA-Bibliothek mittels PCR amplifizieren. Nach dem Nachweis werden die Sequenzen auf Basenzusammensetzung, Sequenzausrichtung, Sequenzdivergenz von der Referenz-DNA-Sequenz und Bibliothekszusammensetzung gescreent. Wenn sich herausstellt, dass die Sequenzen unter Laborbedingungen ausreichend stabil sind, dokumentiert der Forscher die Beobachtung der Insertionsmutation. Es ist nicht ungewöhnlich, wiederholte Insertionen oder Wiederholungen einer Base innerhalb eines menschlichen Genoms zu finden. Diese Wiederholungen können nachgewiesen werden, indem DNA aus mehreren Zellen sequenziert und mit der Referenz-DNA verglichen wird, um Ähnlichkeiten und Unterschiede zu identifizieren.