Die Northern-Blot-Hybridisierung ist eine Technik, die verwendet wird, um Messenger-RNA (mRNA)-Spiegel in einer Probe nachzuweisen und die Menge an vorhandener mRNA zu quantifizieren. Obwohl es andere leistungsfähigere Techniken gibt, bleibt Northern Blot aufgrund seiner Einfachheit und Benutzerfreundlichkeit der Standard. Die Northern-Blotting-Technik ermöglicht auch den direkten Vergleich mehrerer Proben in einem einzigen Experiment.
Messenger-RNA ist eine Art von Nukleinsäure, die produziert wird, wenn ein Gen exprimiert wird. Ein Gen, das in einer Zelle eingeschaltet und funktionsfähig ist, wird in mRNA transkribiert. Die mRNA wird dann in das Zytoplasma der Zelle transportiert, wo sie in ein Protein übersetzt wird. Die Northern-Blot-Analyse einer zellulären mRNA-Probe kann daher nützliche Informationen über das Array von Proteinen liefern, die die Zelle produziert.
In einem Northern Blot wird mRNA aus Zellen extrahiert und durch eine denaturierende Agarosegel-Elektrophorese laufen gelassen, die es ermöglicht, die mRNA in der Probe nach Größe aufzutrennen. Zur Kontrolle werden gleichzeitig Proben von mRNA-Molekülen bekannter Größe untersucht. Sobald die Elektrophorese abgeschlossen ist, werden die Proben übertragen und auf einer festen Membran immobilisiert, die typischerweise aus einem Material wie Nylon besteht. Die Proben werden dann vor der Analyse mehrere Stunden lang radioaktiv markierten Sonden ausgesetzt. Während der Analyse kann mRNA, die an eine radioaktiv markierte Sonde hybridisiert hat, mit Röntgenstrahlen eindeutig nachgewiesen werden.
Die Northern-Blotting-Technik ermöglicht die Beobachtung von Genexpressionsmustern zwischen verschiedenen Gewebetypen. Aus Zellen verschiedener Gewebe und Organtypen extrahierte Messenger-RNA kann verglichen und zelluläre Reaktionen auf Stress, Infektionen und viele andere Stimuli untersucht werden. Durch die Untersuchung der Unterschiede in der mRNA-Expression unter verschiedenen Bedingungen kann ein Wissenschaftler bestimmen, welche Arten von Proteinen eine Zelle als Reaktion auf bestimmte Reize produziert. Dies kann Hinweise auf Funktionen unbekannter Proteine oder bei bekannten Proteinen auf zelluläre Reaktionen auf die jeweiligen Stimuli geben.
Beispielsweise kann ein Northern-Blot zeigen, dass die Expression eines unbekannten Proteins als Reaktion auf die Anwesenheit eines spezifischen Toxins zunimmt. Es könnte dann theoretisiert werden, dass das Protein an der Verringerung der Toxizität beteiligt ist, vielleicht indem es die Chemikalie aus der Zelle transportiert oder in einen Metaboliten umwandelt. Wenn bekannte Proteine untersucht werden, kann die Dokumentation von Veränderungen der Proteinexpression Aufschluss über die Reaktion selbst geben. Wenn beispielsweise die Expression eines bekannten molekularen Transporters erhöht wurde, konnte bestätigt werden, dass die zelluläre Reaktion auf das Toxin darin besteht, das Toxin aus der Zelle heraus zu transportieren.