ExonSurfer: Innovatives Web-Tool für die Molekularbiologie ist startklar
Die qPCR (quantitative Polymerase-Kettenreaktion) ist eine zentrale Methode in der Molekulargenetik und Biochemie. Forscherinnen und Forscher, die diese Technik nutzen, profitieren ab sofort von einem neuen Tool, das am Institut für Medizinische Biochemie entworfen wurde. Das Journal BMC Genomics berichtet über die neue Software ExonSurfer, die das Design von Primern optimieren wird.
Die Idee und die Grundlagen für die neue Software zum Entwerfen von hochspezifischen Primern für Reverse-Transkriptase-quantitative-Polymerase-Kettenreaktion (RT-qPCR) lagen bei Biochemikerin Johanna Gostner bereits seit einigen Jahren in der Schublade. Primer sind synthetisch hergestellte kurze Nukleotidsequenzen und werden für die PCR benötigt, um eine bestimmte DNA Sequenz zu vervielfältigen.
„Im Zuge meiner Dissertation und für viele Forschungsprojekte danach war es notwendig, Primer zu designen. Im Laufe der Zeit habe ich meine Strategie verfeinert und war recht stolz auf die hohe Spezifität der Primer. Damals nutzte ich bestehende Online-Tools, doch das war sehr zeitaufwendig. Deshalb begann ich gemeinsam mit Kollegen ein Skript zu entwickeln, um den Ablauf zu automatisieren“, erinnert sich Gostner. Aus dem ursprünglichen Tool entwickelte die Biochemikerin nun gemeinsam mit den PhD-Studenten Pablo Monfort Lanzas und Cristina Elena Rusu sowie dem Bioinformatiker Hubert Hackl die Software ExonSurfer, welche in BMC Genomics veröffentlicht wurde.
Optimierung durch hohe Spezifität und BenutzerInnenfreundlichkeit
Die neue Primer-Design-Software ist für die RT-qPCR mit interkalierenden Farbstoffen wie Sybr Green ausgelegt und für eine Vielzahl von Spezies anwendbar. ExonSurfer punktet dabei vor allem mit der Erstellung transkriptspezifischer Primer. „Die Auswahl des Amplifikationsziels funktioniert quasi nach dem Click and Collect-Prinzip, man kann sich mehrere Transkripte eines Gens oder auch nur einzelne aussuchen und dann die gewünschten Parameter festlegen“, erklärt Johanna Gostner. Mit ExonSurfer können Benutzer Primer entwerfen, die häufige Polymorphismen (für das menschliche Genom) vermeiden, auf Spezifität und Selbstkomplementarität geprüft sind und sich an Exon-Verbindungen befinden. „Um die entworfenen Sequenzen mit bereits vorhandenen Sequenzen zu vergleichen, verwendet unsere Software BLAST (Basic Local Alignment Search Tool), eine Sammlung der weltweit meist genutzten Programme zur Analyse biologischer Sequenzdaten“, ergänzt Pablo Monfort.
Die Ergebnisse können schließlich exportiert werden und enthalten alle Informationen, die laut MIQE-Richtlinien (Minimum Information for Publication of Quantitative Real-Time PCR Experiments) erforderlich sind.
Darüber hinaus überzeugt ExonSurfer auch durch eine benutzerInnenfreundliche und intuitive Oberfläche und ermöglicht es Forschenden, Suchparameter wie Spezies- und Gensymbole einzugeben oder Sequenzdaten im GenBank- oder FASTA-Format hochzuladen.
ExonSurfer ist ab sofort weltweit verfügbar. Erstes positives Feedback gab es bereits nach der Vorstellung der Software bei den internen PhD Tagen des Instituts für Medizinische Biochemie und auch bei Gesprächen im Rahmen des 10th Gene Quantification Events in München. „Das Interesse an ExonSurfer ist groß und wir freuen uns, dass unser Tool nun international genutzt werden kann“, sagt Johanna Gostner abschließend.
(02.09.2024, Text: D. Heidegger, Teambild: Lucia Parrakova, Logo: Parrakova, Monfort-Lanzas & Gostne)
*) Ein Exon (von engl. expressed region) ist ein DNA-Abschnitt eines Gens, der Teile der genetischen Informationen für ein bestimmtes Protein enthält. Zwischen den Exons eines Gens befinden sich die nicht-kodierenden DNA-Abschnitte, die sog. Introns, die nach der Transkription aus der RNA herausgeschnitten werden.
ExonSurfer: a web-tool to design primers at exon–exon junctions. Monfort-Lanzas, P., Rusu, E.C., Parrakova, L. et al. BMC Genomics 25, 594 (2024).
https://doi.org/10.1186/s12864-024-10456-2
Programm ExonSurfer
Institut für Medizinische Biochemie
Biochemical Immunotoxicology Group