Mobilitäts-Shift-Assays (EMSA)
Der Mobilitäts-Shift-Assay, auch als Electrophoretic Mobility Shift Assay (EMSA) bekannt, ist eine molekularbiologische Methode, die zur Untersuchung von Interaktionen zwischen Nukleinsäuren und Proteinen verwendet wird. Dabei nutzt die Technik die Tatsache, dass ein Komplex aus Nukleinsäure und Protein eine veränderte Wanderungsgeschwindigkeit in einem Gel während der Elektrophorese aufweist. Diese Veränderung entsteht durch die höhere Masse und die geänderte Ladungsverteilung des Komplexes im Vergleich zur freien Nukleinsäure.
Das Verfahren beginnt mit der Inkubation von Nukleinsäuren, wie DNA- oder RNA-Molekülen, mit dem interessierenden Protein unter Bedingungen, die eine spezifische Bindung ermöglichen. Häufig werden die Nukleinsäuren vorher markiert, entweder radioaktiv, fluoreszent oder chemisch, um ihre Sichtbarkeit nach der Elektrophorese zu gewährleisten. Die Mischung wird anschließend auf ein nicht denaturierendes Polyacrylamid- oder Agarosegel aufgetragen und einer Elektrophorese unterzogen. Während dieses Schritts bewegen sich die Moleküle im Gel aufgrund ihrer Größe und Ladung, wobei freie Nukleinsäuren schneller wandern als Nukleinsäure-Protein-Komplexe.
Nach Abschluss der Elektrophorese wird das Gel analysiert, um die Positionen der freien Nukleinsäure und der Komplexe zu identifizieren. Dies erfolgt durch die Detektion der markierten Nukleinsäure, meist über Autoradiographie, Fluoreszenz oder chemische Nachweismethoden. Der Vergleich der Bandenmuster ermöglicht Rückschlüsse auf das Vorhandensein und die Eigenschaften von Protein-Nukleinsäure-Interaktionen.
EMSA wird häufig in der biochemischen Forschung eingesetzt, insbesondere zur Untersuchung der Bindung von Transkriptionsfaktoren an DNA-Sequenzen oder von RNA-bindenden Proteinen an RNA. Die Methode erlaubt es, spezifische von unspezifischen Bindungen zu unterscheiden, indem beispielsweise Konkurrenzexperimente mit unmarkierter Nukleinsäure durchgeführt werden. Darüber hinaus kann EMSA verwendet werden, um die Affinität von Protein-Nukleinsäure-Interaktionen zu bestimmen oder Mutationen in den beteiligten Molekülen auf ihre Auswirkungen hin zu untersuchen.
Trotz ihrer Vielseitigkeit hat die Methode auch Einschränkungen. Sie liefert keine direkten strukturellen Informationen über den Komplex und kann durch unspezifische Bindungen oder Artefakte erschwert werden. Zudem ist die Auflösung bei sehr großen Komplexen im Gel begrenzt. Dennoch bleibt EMSA ein unverzichtbares Werkzeug, um die Mechanismen und Dynamiken von Protein-Nukleinsäure-Interaktionen zu erforschen und so ein besseres Verständnis von Prozessen wie der Genregulation oder der RNA-Biologie zu gewinnen.