Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein synthetisches Mini-Chromosom für Biotechnologie und Grundlagenforschung

18.11.2014

Marburger Forscher haben ein funktionsfähiges synthetisches Chromosom entworfen und gebaut.

Wie die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift „Biotechnology Journal“ schreiben, sind jene Elemente ihres synthetischen Chromosoms synVicII, die für dessen Vervielfältigung und Erhalt nötig sind, eine Kopie der entsprechenden Elemente des sekundären Chromosoms von Vibrio cholerae; den übrigen Teil von synVicII setzten die Forscher aus Elementen verschiedener anderer Organismen zusammen. Solch synthetische sekundäre Chromosomen haben unter anderem großes Potenzial für die Biotechnologie, können aber auch helfen, natürliche Chromosomen besser zu verstehen.


Das synthetische sekundäre Chromosom synVicII (gelb) enthält sowohl Elemente des sekundären Chromosoms von Vibrio cholerae als auch Elemente anderer Organismen.

Torsten Waldminghaus

Wissenschaftler um den Marburger Mikrobiologen Prof. Torsten Waldminghaus vom LOEWE-Zentrum für Synthetische Mikrobiologie der Philipps-Universität haben ein funktionsfähiges synthetisches Chromosom entworfen und gebaut. Wie die Forscher in einem aktuellen Artikel in der Fachzeitschrift „Biotechnology Journal“ schreiben, orientierten sie sich bei dem Design teilweise am zweiten Chromosom des Cholera-Erregers Vibrio cholerae – V. cholerae ist eines der wenigen Bakterien, das natürlicherweise mehr als ein Chromosom besitzt.

So sind jene Elemente des synthetischen Chromosoms synVicII, die für dessen Vervielfältigung und damit für den Erhalt nötig sind, eine Kopie der entsprechenden Elemente des sekundären Chromosoms von V. cholerae; den übrigen Teil von synVicII setzten die Wissenschaftler aus Elementen verschiedener anderer Organismen zusammen.

Dieses synthetische Chromosom synVicII schleusten die Wissenschaftler in das Modelbakterium Escherichia coli ein, wodurch Zellen mit je einem natürlichen und einem zusätzlichen synthetischen Chromosom entstanden. Da die Forscher in synVicII auch ein Gen eingebaut hatten, dessen Produkt die Zellen grün fluoreszieren lässt, konnten sie darüber hinaus zeigen, dass ihr synthetisches Chromosom über mehrere Generationen an die Tochterzellen weitervererbt wurde.

„Unser synthetisches Chromosom synVicII ist ein erster Prototyp, den wir weiter verbessern und erweitern wollen“, sagt Waldminghaus. Tatsächlich entspricht synVicII mit immerhin 10.000 Basenpaaren Größe nur weniger als 1 Prozent des natürlichen Chromosoms von E. coli. Das Design von synVicII erlaubt es aber, schrittweise weitere DNA-Sequenzen einzufügen.

Die Forschung an synVicII ist aus drei Gründen interessant: Erstens fanden die Wissenschaftler, dass sich synVicII in E. coli nach einem ähnlichen Modus verdoppelt wie das zweite Chromosom in V. cholerae; synVicII könnte also auch dazu beitragen, mehr über die Biologie dieses gefährlichen Krankheitserregers herauszufinden.

Zweitens haben solch sekundäre synthetische Chromosomen großes Potenzial für die Biotechnologie. Mit ihnen könnten nämlich deutlich größere Mengen an Fremd-DNA in Zellen eingebracht werden als bisher – beispielsweise ganze Stoffwechselwege anstelle einiger weniger Gene. Und drittens wollen Waldminghaus und seine Mitarbeiter solch synthetische Chromosomen benutzen, um natürliche Chromosomen besser zu verstehen. Chromosomen tragen nämlich nicht nur die Erbinformationen ihrer Zelle, sondern auch Elemente, die ihren eigenen Erhalt sicherstellen.

„Chromosomen müssen vor der Teilung einer Zelle kopiert, auf die Tochterzellen verteilt und gefaltet werden, weil sie um ein Vielfaches länger sind als die Zelle selbst“, erklärt Waldminghaus. Die Systeme, die diese Funktionen erfüllen, bestehen in der Regel aus einem DNA-bindenden Protein und einem entsprechenden Bindemotiv auf der DNA. In einem nächsten Schritt sollen nun synthetische Chromosomen mit derselben, aber auch mit anderer Verteilung dieser Motive gebaut und dadurch Zusammenhänge zwischen Verteilung und Funktion identifiziert werden.

www.biotechnology-journal.com , DOI 10.1002/biot.201400031


Weitere Informationen:

http://www.synmikro.com/de/
http://www.synmikro.com/de/forschung/chassis-und-minimalgenome/torsten-waldminghaus/home.html

Vera Bettenworth | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Evolutionsvorteil der Strandschnecke
28.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Mobile Goldfinger
28.03.2017 | 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: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit

Antibiotikaresistenz zeigt sich durch Leuchten

28.03.2017 | Biowissenschaften Chemie