Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Chemische Evolution eines Bakteriengenoms gelungen - Internationales Team tauscht Baustein der DNS

28.06.2011
Einem internationalen Team von Forschern mit Beteiligung der Freien Universität Berlin ist es gelungen, ein Bakterium zu erzeugen, in dessen Erbinformation ein Baustein durch ein synthetisches Element ausgetauscht ist.

Die Ergebnisse wurden unter dem Titel „Chemical Evolution of a Bacterium’s Genome“ in der jüngsten Ausgabe des Fachmagazins „Angewandte Chemie – International Edition“ veröffentlicht. Bei dem ausgetauschten Baustein handelt es sich um eine der vier Basen, aus denen die Trägerin der Erbinformation aller lebenden Zellen kodiert ist, die Desoxyribonukleinsäure (DNS).

Die Wissenschaftler erzeugten ein Bakterium, bei dem die drei Basen Adenin (A), Cytosin (C) und Guanin (G) erhalten blieben, der vierte Baustein Thymin (T) jedoch durch einen synthetischen, für andere Organismen giftigen Baustein, 5-Chloruracil () ausgetauscht wurde.

An den von Rupert Mutzel (Institut für Biologie der Freien Universität Berlin) und Philippe Marlière (Heurisko USA Inc.) koordinierten Arbeiten waren Wissenschaftler des französischen Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) und der Katholieke Universiteit Leuven (Belgien) beteiligt. Schlüssel für das Experiment war ein von Mutzel und Marlière entwickeltes Verfahren zur experimentellen Evolution von Organismen unter strikt kontrollierten und hoch selektiven Bedingungen. Dabei wurden große Populationen von Zellen über viele Generationen in Gegenwart von gerade noch tolerierten Mengen einer toxischen Substanz – hier 5-Chloruracil – gezüchtet.

Die Konzentration der Substanz wurde automatisch immer dann erhöht, wenn genetische Varianten auftauchten, die größere Mengen davon tolerierten. Mit diesem Verfahren wurden Escherichia-coli-Bakterien, die gentechnisch so verändert waren, dass sie die natürliche Base Thymin nicht mehr herstellen konnten im Lauf von etwa 1000 Generationen daran angepasst, als Ersatz für Thymin ausschließlich Chloruracil zu verwenden. Wie die anschließende Analyse der evolvierten Genome zeigte, kam es während des Anpassungsprozesses zu vielfältigen Veränderungen in der DNS der Bakterien. Welchen Beitrag einzelne dieser Mutationen zur Anpassung an das Chlorderivat liefern, soll in Folgearbeiten untersucht werden.

Von Eingriffen in die grundlegende Chemie lebender Systeme erhoffen sich die Wissenschaftler neue Erkenntnisse für die Grundlagenforschung. Derzeit werden Chancen und Risiken der „synthetischen Biologie“ lebhaft diskutiert. Diese junge Disziplin in den Lebenswissenschaften setzt sich zum Ziel, nicht in der Natur vorkommende Organismen zu erzeugen, deren Stoffwechsel zum Beispiel für die Erschließung alternativer Energiequellen oder die Herstellung von Wirkstoffen angepasst ist. Eine absichtliche oder unabsichtliche Freisetzung solcher synthetischer Organismen könnte – ähnlich wie es bei gentechnisch veränderten Organismen befürchtet wird – natürliche Lebensformen gefährden, sei es durch direkte Konkurrenz oder durch Übertragung von „synthetischem“ Erbmaterial. Wie bei der Nukleartechnologie wird auch diese neue biologische Technologie der physikalischen Eindämmung keinen hundertprozentigen Schutz vor Freisetzung bieten können. Dagegen könnten synthetische Organismen, die wie die jetzt beschriebenen experimentell evolvierten Bakterien zu ihrer Vermehrung auf Substanzen angewiesen sind, die in der natürlichen Umwelt nicht vorkommen oder deren Erbmaterial natürlich nicht vorkommende Bausteine enthält, nicht mit natürlichen Organismen konkurrieren. Sie könnten auch keine Gene mit diesen austauschen, sie würden in Abwesenheit der nicht in der Natur vorkommenden Substanzen, der Xenobiotika, zugrunde gehen.

Weitere Informationen
Prof. Dr. Rupert Mutzel, Institut für Biologie der Freien Universität Berlin, Telefon 030 / 838-53116, E Mail: rmutzel@zedat.fu-berlin.de

Carsten Wette | idw
Weitere Informationen:
http://www.fu-berlin.de
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201100535/abstract
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201103010/abstract

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere
20.02.2018 | Forschungszentrum Jülich GmbH

nachricht Markierung für Krebsstammzellen
20.02.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Highlight der Halbleiter-Forschung

20.02.2018 | Physik Astronomie

Wie verbessert man die Nahtqualität lasergeschweißter Textilien?

20.02.2018 | Materialwissenschaften

Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere

20.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics