Schnelle Identifikation von humanen mitochondrialen Linien

Die Analyse der mitochondrialen DNA (mtDNA) hat in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen. Das mitochondriale Erbgut liegt in jeder Zelle in hunderten Kopien vor, ist sehr stabil gegenüber Degradierung und wird rein maternal weitervererbt. Dadurch eignet sich die mtDNA besonders für paläogenetische Analysen und für die Rekonstruktion der Evolutionsgeschichte des Menschen. In der forensischen Fallarbeit etablierte sich die mtDNA Analytik als technologischer Ausweg für Fälle, bei denen konventionelle Kern-DNA Marker keine oder nur unbefriedigende Ergebnisse liefern (z.B. bei Haarschäften, Knochen- und Zahnresten). Durch die stetig zunehmende Verfügbarkeit von mächtigen mitochondrialen Datensätzen wird eine detaillierte strukturelle Erfassung der humanen genetischen Diversität ermöglicht und werden Einblicke in die demographische Geschichte des Menschen gewährt. Global gesehen reflektiert die beobachtete genetische Variabilität eine Einteilung der humanen Populationen in definierte Cluster, die ihrem kontinentalen Ursprung entsprechen. Diese Gruppen von evolutionär nahe verwandten mitochondrialen Linien werden als mitochondriale Haplogruppen bezeichnet. In diesem Projektantrag werden zwei neue Multiplex-Systeme vorgestellt, die auf einer selektiven Abfrage von Einzelnukleotidpolymorphismen (SNPs; Single Nucleotide Polymorphisms) aus dem kodierenden Bereich der mitochondrialen DNA beruhen. Die durch phylogenetische Überlegungen ausgewählten Marker definieren divergente Haplogruppen, liegen auf unterschiedlichen Genabschnitten und können dennoch gleichzeitig amplifiziert und über Mini-Sequenzierung simultan abgefragt werden. Die konzipierten Multiplex-Systeme sollen dem forensischen Untersucher auf mehrere wichtige Arten dienen: als Auslese-Werkzeuge erlauben sie einen schnellen Ausschluss von Proben von weiteren Untersuchungen; im Falle der Identifikation von vermissten Personen, im Speziellen nach Massenkatastrophen, können sie zur Feststellung von Verwandtschaftsverhältnissen verwendet werden, auch wenn die DNA-Proben bereits stark degradiert sind oder nur mehr entfernte mütterliche Verwandte als Referenzen zur Verfügung stehen; und letztendlich ermöglicht eines der beiden Multiplex-Systeme eine Feinauflösung der am zweithäufigsten vertretenen europäischen Haplogruppe, die nach standardmäßiger Sequenzierung der mitochondrialen Kontrollregion als sehr homogen erscheinen würde. Die vorgeschlagenen Multiplex-Systeme stellen neue und innovative Werkzeuge für die forensische Fallarbeit und für Studien zur humanen Evolution dar, die besonders effektiv bei Untersuchungen von einer großen Vielzahl an Proben und zur Feinauflösung der zweithäufigsten mitochondrialen europäischen Linie zum Einsatz kommen könnten.