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 Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Speicherdauer von Qubits für Quantencomputer weiter verbessert

09.12.2016 | Physik Astronomie