How to identify viruses and bacteria

Die Molekularbiologie hilft bei der Identifizierung von Viren und Bakterien.

Harmlose und krankmachende Mikroorganismen.

Bakterien und Viren sind überall; sie sind auf unserer Haut, in unserem Darm, im Boden und im Wasser zu finden. Vor allem im Darm sind sie unsere unverzichtbaren Helfer und notwendig um unsere Nahrungsprodukte zu zerkleinern. Es ist bekannt, dass Bakterien und sogar viele andere Organismen, wie Pilze, als wichtige Helfer im Boden tätig sind. Sie sorgen für die Umsetzung von Substraten, die dann wiederum weiter als Nahrungsprodukte für Pflanzen dienen.

Doch wie kann nun zwischen den oft so nützlichen und harmlosen Viren, Bakterien, oder auch Pilzen, und den krankmachenden Keimen so schnell unterschieden werden? Mit welchen Methoden und welchen Diagnostiken ist es möglich, den Unterschied zu sehen?
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Viele der krankmachenden Bakterienstämme stammen von harmlosen Bakterien ab und haben neue pathogene Eigenschaften erlangt. Sie haben die Fähigkeit, ein besonderes Hüllprotein auszubilden oder besitzen die Eigenschaft zur Herstellung von gefährlichen Toxinen. So sind die EHEC Bakterien nahe Verwandte der harmlosen E. coli Bakterienstämme.

Modernste molekularen Methoden sehen den Unterschied- Nachweis von pathogenen Keimen.
Die schnellste und effizienteste Methode, die heutzutage zum Nachweis von krankmachenden Erregern eingesetzt wird, ist die Real-Time (Echtzeit) PCR .
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Die Technik basiert auf einer exponentiellen Vervielfältigung (Amplification) von Ziel-DNA mit Hilfe der thermostabilen Thermaus aquaticus (Taq)-Polymerase. Die DNA wird aus dem Probenmaterial isoliert. Wenn RNA-Viren, wie z.B. Noroviren im Probenmaterial aufgesucht werden müssen, dann wird die RNA durch eine enzymatische Vorbehandlung, eine sogenannte „Reverse Transkription“, in DNA Moleküle umgeschrieben.

Für die anschließende Real-Time PCR, wird bei der einfachsten Variante während der Amplifikation in die neusynthetisierten Doppelstang-DNA fluoreszierende Fabstoffmoleküle wie z. B. SYBR- Green in die DNA eingelagert. Durch den Einsatz dieser fluoreszierenden Moleküle kann die Amplifikationsreaktion in Echtzeit (Real- Time) mitverfolgt und quantifiziert werden. Aufgrund der exponentiellen Vermehrung der Ausgangs-DNA (Template) nimmt mit der ansteigenden Anzahl der PCR-Produkte auch die Menge an Fluoreszenzsignalen zu. So verhält sich das Fluoreszenzsignal proportional zur Amplifikationsmenge.
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