Pulsed-Field-Gelelektrophorese

Zweck und Einsatz

Die Pulsed-Field-Gelelektrophorese (PFGE), auch Pulsed-Field-Elektrophorese oder Puls-Feld-Gelelektrophorese, ist ein Verfahren zur Längenbestimmung von DNA-Stücken chromosomaler Größe. Sie kann für genetische Fingerabdrücke sowie zur Typisierung bakterieller Genome eingesetzt werden und unterstützt dadurch die Identifikation von Pathogenen.

Funktionsprinzip

Anders als bei der normalen Agarose-Gelelektrophorese wirkt bei der PFGE kein zeitlich gleichbleibendes elektrisches Feld. Das Feld wird stattdessen periodisch für kurze Zeit umgepolt.

Bei der normalen Gelelektrophorese wandern große DNA-Stränge von etwa 30–50 kbp nahezu gleich schnell, unabhängig von ihrer Größe beziehungsweise Kettenlänge. Die PFGE verbessert die Auflösung in diesem Größenbereich deutlich.

Die theoretischen Grundlagen sind nicht genau erforscht. Das Verfahren nutzt jedoch die größere „Trägheit“ langer DNA-Stücke: Sie können sich nur langsam an das wechselnde Feld anpassen und neu ausrichten. DNA-Stränge verhaken sich in den Strukturen des Gels. Während kurzer Umpolphasen können sich kürzere Stränge lösen; für längere reicht die Zeit dazu nicht. Dadurch werden im Mittel kürzere DNA-Stränge gegenüber längeren stärker beschleunigt.

Grenzen

Für kurze DNA-Stücke bietet die PFGE keinen Vorteil gegenüber der Agarose-Gelelektrophorese oder der Kapillarelektrophorese.