Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bauplan erweitert

16.04.2010
Genetischer Einbau zwei verschiedener nichtnatürlicher Aminosäuren in ein Protein

Der genetische Bauplan enthält Informationen für lediglich 20 Aminosäuren (AS). Ließe sich dieses Repertoire erweitern, könnten z.B. Bakterien so programmiert werden, dass sie maßgeschneiderte Proteine mit den verschiedensten für Wissenschaft, Technik oder Medizin interessanten Funktionen herstellen.

In der Tat lässt sich die natürliche Protein-Herstellungsmaschinerie umprogrammieren, bisher konnte allerdings immer nur je eine Sorte einer neuen AS in ein Protein eingebaut werden. Wenshe Liu und seinen Kollegen von der Texas A&M University (USA) ist es jetzt gelungen, zwei verschiedene nichtnatürliche AS im Erbgut von Bakterien zu verankern, wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten.

Um ein Protein zu synthetisieren, zieht eine Zelle zunächst eine "Blaupause" (mRNA) des entsprechenden Gens und "liest" diese ab (Translation). Der genetische Code für jede AS besteht aus jeweils drei "Buchstaben" (Nukleotiden). Außerdem gibt es ein Startcodon und drei verschiedene Codons, die "Stopp" bedeuten. "Transporter" (tRNA), die die Codons spezifisch erkennen, werden mit der entsprechenden AS beladen und bringen sie zum Ort der Proteinsynthese (Ribosomen). Als "Belader" fungieren spezielle Enzyme (Aminoacyl-tRNA-Synthetasen).

Nur 20 AS sind codiert, man nennt sie die kanonischen AS. Andere AS sind für den Organismus zugänglich, indem er einzelne AS später im fertigen Protein modifiziert. Einige Bakterien jedoch, die eine ungewöhnliche AS als Teil von Enzymen ihres Methan-Stoffwechsels benötigen, zweckentfremden dafür eines ihrer Stopp-Codons (amber), das hier als Codon für die zusätzliche AS fungiert. Im Labor wurde diese Methode bereits erfolgreich nachgeahmt. Liu und sein Team nutzten nun erstmals zwei solcher bakteriellen Systeme parallel. Eine der tRNAs mutierten sie dafür so, dass diese nun ein anderes Stopp-Codon (ochre) erkennt. Durch Mutation konnten sie die zugehörigen Aminoacyl-tRNA-Synthetasen so umprogrammieren, dass diese ihre tRNAs mit den jeweils gewünschten nichtnatürlichen AS beladen.

Die Forscher schleusten dieses veränderte Erbmaterial in Bakterienzellen ein. Wunschgemäß bauten diese daraufhin zwei verschiedene nichtnatürliche AS in ein Protein ein. Diese beiden AS sind so konstruiert, dass sie je einen spezifischen "Druckknopf" tragen, an den später nach Belieben funktionelle Molekülgruppen einfach "angeknüpft" werden können (Klick-Chemie). So lassen sich beispielsweise spezielle Molekülpaare anknüpfen, die fluoreszieren, wenn sie untereinander Energie austauschen können. Dazu müssen sie einen bestimmten Abstand und Winkel zueinander haben. Solche Paare ermöglichen Rückschlüsse auf die Konformation eines Proteins und auf dessen dynamische Veränderungen während einer Reaktion.

Angewandte Chemie: Presseinfo 13/2010

Autor: Wenshe Liu, Texas A&M University, College Station (USA), http://www.chem.tamu.edu/rgroup/liu/contact.html

Angewandte Chemie 2010, 122, No. 18, 3279-3282, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201000465

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://www.chem.tamu.edu/rgroup/liu/contact.html
http://dx.doi.org/10.1002/ange.201000465

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der erste Blick auf ein einzelnes Protein
18.01.2017 | Max-Planck-Institut für Festkörperforschung, Stuttgart

nachricht Unterschiedliche Rekombinationsraten halten besonders egoistische Gene im Zaum
18.01.2017 | Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das menschliche Hirn wächst länger und funktionsspezifischer als gedacht

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio

18.01.2017 | Verkehr Logistik