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 Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält
22.05.2017 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus
22.05.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

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: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Im Focus: XENON1T: Das empfindlichste „Auge“ für Dunkle Materie

Gemeinsame Meldung des MPI für Kernphysik Heidelberg, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster

„Das weltbeste Resultat zu Dunkler Materie – und wir stehen erst am Anfang!“ So freuen sich Wissenschaftler der XENON-Kollaboration über die ersten Ergebnisse...

Im Focus: World's thinnest hologram paves path to new 3-D world

Nano-hologram paves way for integration of 3-D holography into everyday electronics

An Australian-Chinese research team has created the world's thinnest hologram, paving the way towards the integration of 3D holography into everyday...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

Branchentreff für IT-Entscheider - Rittal Praxistage IT in Stuttgart und München

22.05.2017 | Veranstaltungen

Flugzeugreifen – Ähnlich wie PKW-/LKW-Reifen oder ganz verschieden?

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

22.05.2017 | Physik Astronomie

Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie