Fachbereich 05 - Medizinische Fakultät
Institut für Rechtsmedizin

Sequenzanalyse mitochondrialer DNA

Die mitochondriale DNA (mtDNA) ist ein eigenständiger, von der Zellkern-DNA differenter DNA-Doppelstrang, der in den Mitochondrien der Zellen als ringförmiges Molekül vorliegt und je nach Zelltyp in 1.000- bis 10.000-facher Kopienzahl pro Zelle auftritt. Die Stabilität der Mitochondrien gegenüber äußeren Einflüssen und die hohe Kopienzahl der mtDNA pro Zelle ermöglichen es, Spuren ohne oder mit geringem Gehalt an Zellkern-DNA zu analysieren.

Sogenannte hypervariable Regionen der mitochondrialen DNA werden mittels PCR amplifiziert (vermehrt) und zum Nachweis der Basenabfolge direkt sequenziert. Die Ergebnisse werden mit einer Referenzsequenz (Anderson-Sequenz) verglichen. Sequenzabweichungen von der Referenzsequenz sind individuell spezifisch und dienen der Individualisierung von Spurenmaterial.

Die mitochondriale DNA wird in mütterlicher Linie vererbt, d. h., alle in mütterlicher Linie verwandten Personen weisen eine identische mtDNA-Struktur auf. Die Mutationsrate der mitochondrialen DNA ist 5- bis 10-fach höher als die der Zellkern-DNA.

Bei "altem" Spurenmaterial bzw. bei schlechten Lagerungsbedingungen unterliegt auch die mitochondriale DNA den zerstörenden Umwelteinflüssen. Diese zerlegen das ca. 16.600 Basenpaare lange mtDNA-Molekül in kleine Fragmente. Die Bruchteile der für die Rechtsmedizin relevanten mtDNA-Abschnitte können durch gezielt eingesetzte "Primer" erkannt, mittels PCR vervielfältigt sowie anschließend sequenziert werden.

Nach Validierung dieser neuen Analysenmethode gelang es, das Herz des Thronfolgers Ludwig XVII., den Zahn des Kaisers Wilhelm II. sowie Haare von "Kaspar Hauser" zu individualisieren.

Ferner wurden umfangreiche Studien zur Längenheteroplasmie mitochondrialer DNA in Körperflüssigkeiten und Haaren eineiiger Drillinger durchgeführt (Manuskript beim Int J Legal Med eingereicht).

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. B. Brinkmann (Leiter), PD Dr. med. Heidi Pfeiffer, Dr. C. Hohoff, K. Toprak

Veröffentlichungen:

Pfeiffer H, Forster P, Ortmann C, Brinkmann B (2001) The results of an mtDNA study of 1200 inhabitants of a German village in comparison to other Caucasian databases and its relevance for forensic casework. Int J Legal Med 114: 169-172

Brinkmann B, Pfeiffer H, Schürenkamp M, Hohoff C (2001) The evidential value of STRs - an analysis of exclusion cases. Int J Leg Med 114: 173-177Jahaes E, Pfeiffer H, Toprak K, Decorte R, Brinkmann B, Cassimann J-J (2001)Mitochondrial DNA analysis of the putative heart of Louis XVII, son of Louis XVI and Marie-Antointte. Eur J Hum Genet 9: 185-190

Jahaes E, Toprak K, Vanderheyden N, Pfeiffer H, Cassimann J-J, Brinkmann B, Decorte R (2001) Pitfalls in the analysis of mitochondrial DNA from ancient specimens and the consequences for forensic DNA analysis: the case of the putative hear of Louis XVII. Int J Legal Med 115: 135-141

Pfeiffer H, Benthaus S, Rolf B, Brinkmann B (2003) The Kaiser's tooth. Int J legal Med DOI 10.1007/s00414-002-0336-5

Tully G, Barritt SM, Bender K, Brignon E, Capelli C, Dimo-Simonin N, Eichmann C, Ernst CM, Lambert C, Lareu MV, Ludes B, Mevag B, Parsons W, Pfeiffer H, Salas A, Schneider PM, Staalstrom E (2003) Results of a collaborative study of the EDNAP group regarding mitochondrial DNA heteroplasmy and segregation in hair shafts. For Sci Int (in press)