STR-Marker

Di-Repeat: --------CACACACACACACACACACACA---------- (11 Einheiten CA)

Tri-Repeat: ------GATGATGATGATGATGATGATGATGAT------ (9 Einheiten GAT)

Tetra-Repeat: --------GATAGATAGATAGATAGATAGATAGATAGATA----- (8 Einheiten GATA)

Gibt es innerhalb einer Population mehr als zwei Ausprägungen an einer bestimmten Stelle im Genom, spricht man von 'multipler Allelie'. Diese ist typisch für STR-Marker.

Die Anzahl der Wiederholungen ist variabel, eine bestimmte Anzahl an Wiederholungen bedingt dadurch eine definierte Länge des Markers. Die Länge ist messbar und definiert das entsprechende Allel des Markers. Im Labor wird der Marker dazu mittels PCR vervielfältigt und die Länge der Fragmente durch Kapillarelektrophorese bestimmt.

Die verschiedenen Ausprägungen, die sich in einer Population finden, sind Folgen von Mutationen, die über die Generationen weitergegeben werden und sich über die Zeit mit bestimmten Häufigkeiten (Allelfrequenzen) in einer Population finden. Bei STR-Markern entstehen solche Mutationen vergleichsweise häufig: Beim Kopieren der DNA kommt es gelegentlich zum "Verrutschen", wodurch eine Wiederholung hinzukommt oder verloren geht. Die Mutationsrate liegt je nach Marker bei etwa 1 zu 1.000 bis 1 zu 10.000 je Generation (Ellegren 2004).

Ein Individuum ist an einem Marker entweder reinerbig (2 gleiche Allele) oder mischerbig (2 verschiedene Allele).

Seit den 1990er Jahren waren STR-Marker die Methode der Wahl für die Identifizierung von Individuen sowie für Abstammungsbeurteilungen (siehe Genetischer Herkunftsnachweis und Likelihood Ratio (LR)). Wegen der hohen Mutationsrate schließt dabei eine einzelne Abweichung zwischen Nachkomme und Elterntier eine Abstammung nicht sicher aus; ein Ausschluss stützt sich auf mehrere Abweichungen.

Inzwischen werden STR-Marker zunehmend durch SNP-Markersets ergänzt oder abgelöst. SNPs lassen sich auf Arrays in großer Zahl automatisiert typisieren, und die Ergebnisse sind zwischen Laboren leichter vergleichbar. Beim Rind sind SNP-Panels für die Abstammungskontrolle bereits verbreitet (Schütz & Brenig 2015).

SNP-Identität bei Generatio: Generatio setzt für die DNA-Identität und die Abstammungskontrolle SNP-Markersets ein. Für den Hund ist das das ISAG2020-Set. Für Pferde nutzen wir ein SNP-Set, das auf den Ringversuchen der ISAG beruht; in diesen Vergleichstests zwischen Laboren hat Generatio mit Rang 1 abgeschnitten. Für Kameliden, also Alpakas, Trampeltiere und Dromedare, hat Generatio eigene SNP-ID-Sets entwickelt. Diese Methode stellen wir auch für DNA-Programme zur Verfügung.

Auf Populationsebene können mit STR-Markern die Migrations- und Evolutionsgeschichte der Arten rekonstruiert sowie die biologische Vielfalt auf verschiedenen Ebenen der biologischen Organisation beurteilt werden.

Weitere Anwendungen, die inzwischen weitgehend von der Array-Analytik abgelöst wurden, sind:

• die Erstellung genetischer Karten (Mapping)
• die Lokalisierung von Genen
• genetische Kopplungsanalysen

Die ISAG (International Society for Animal Genetics) empfiehlt Markersets für die Individualtypisierung von Hunden, Pferden, Katzen, Alpakas und weiteren Tierarten, damit Ergebnisse zwischen Laboren vergleichbar sind.

Lexikon:

• Genetischer Herkunftsnachweis
• Likelihood Ratio (LR) Berechnung bei Abstammungsanalysen

Literatur:

• Ellegren, H.: Microsatellites: simple sequences with complex evolution.Nat Rev Genet 5:435-445, 2004. DOI: 10.1038/nrg1348
• Schütz, E., Brenig, B.: Analytical and statistical consideration on the use of the ISAG-ICAR-SNP bovine panel for parentage control, using the Illumina BeadChip technology: example on the German Holstein population.Genet Sel Evol 47:3, 2015. DOI: 10.1186/s12711-014-0085-1