Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Knockout mit „Gen-Scheren“

17.12.2012
Wer wissen will, welche Funktion ein Gen hat, muss es ausschalten. Dann lässt sich anhand der Ausfälle beobachten, für was der Erbfaktor verantwortlich ist.
Mit „TALENs“ (Transcription activator-like effector nucleases) hat sich seit kurzem eine neue Technologie für den Gen-Knockout etabliert. Wissenschaftler der Universität Bonn haben nun eine neue Methode entwickelt, mit der sich „TALENs“ einfach, schnell und automatisiert herstellen lassen. Die Forscher stellen ihr Verfahren jetzt im renommierten Journal „Nature Biotechnology“ vor.

Rund drei Milliarden Zeichen codieren das Erbgut des Menschen. Doch wo verbergen sich in dieser gigantischen Sequenz wichtige Gene - und welche Funktion haben sie? Diese Nadel im Heuhaufen finden Wissenschaftler, indem sie bestimmte Gene abschalten und dann beobachten, welche Folgen dies hat. „Mit diesen Gen-Knockouts kann man Rückschlüsse auf die Funktion und Arbeitsweise des jeweiligen Gens ziehen“, erläutert Professor Dr. Veit Hornung vom Institut für Klinische Chemie und Klinische Pharmakologie des Universitätsklinikums Bonn. Das gezielte Ausschalten von Genen war bisher jedoch aufwendig und funktionierte meist nur in Mäusen. „Die Ergebnisse aus den Tiermodellen sind zudem nicht immer einfach eins zu eins von Mäusen auf den Menschen übertragbar“, berichtet Prof. Hornung.

„TALENs“ werden absehbar die Genforschung revolutionieren

Seit kurzem gibt es jedoch ein neues Verfahren, das sich auch auf Zellkulturen des Menschen anwenden lässt und das absehbar die ganze Genforschung revolutionieren wird: „TALEN“ (Transcription activator-like effector nucleases). „Es handelt sich dabei um synthetisch hergestellte Scheren, die in den Zellkern eingeschleust an bestimmte Stellen der Erbsubstanz binden und dort Löcher hineinschneiden“, berichten die Erstautoren der Studie Jonathan Schmid-Burgk und Tobias Schmidt aus dem Team von Prof. Hornung. Die Zelle repariert daraufhin den Erbgutstrang an dieser Stelle oft fehlerhaft, das Gen wird dadurch funktionslos. Um dies bewerkstelligen zu können, brauchen die Forscher jedoch für jeden Erbgutabschnitt eine eigene Schere. Die TALEN-Technologie ermöglicht dies durch einen ganzen Baukasten verschiedener Einheiten, die auf das jeweilige Gen maßgeschneidert zusammengebaut werden können.

Automatische Herstellung von maßgeschneiderten Gen-Scheren

„Dies war bisher jedoch sehr aufwendig und erforderte sehr viele Schritte, die sich kaum automatisieren ließen“, erklären Jonathan Schmid-Burgk und Tobias Schmidt. Die Wissenschaftler der Bonner Universität haben nun ein Verfahren entwickelt, das es erlaubt, die maßgeschneiderten Gen-Scheren für die Knockouts sehr schnell, mit hoher Genauigkeit und in großen Mengen herzustellen. Dies funktioniert ähnlich wie eine Schreibmaschine, die aus den einzelnen Buchstaben ganze Texte zusammenfügt. Ausgehend von der Zeichenabfolge des Gens, das ausgeschaltet werden soll, baut ein Roboter aus verschiedenen Bausteinen die gewünschte Schere zusammen. „Die Enden der einzelnen Bausteine kleben dabei automatisch aneinander“, berichtet Prof. Hornung. „Man muss sie nicht mehr wie bei anderen Verfahren mit Enzymen verbinden.“
Ein Patentantrag ist bereits eingereicht

Die auf diese Weise produzierte Gen-Schere wird dann in den Kern einer lebenden Zelle eingeführt und schaltet dort den gewünschten Erbfaktor ab. Die Idee für das TALEN-Verfahren stammt aus der Natur. So wurde die grundlegende Struktur der TALE-Proteine von bestimmten Bakterien abgeleitet, die Fäulniserkrankungen an Pflanzen auslösen. Die Mikroben schleusen TALE-Proteine in die Pflanzenzellen ein, um dort spezifische Erbgutabschnitte zu ihrem Vorteil zu regulieren. Die darauf basierende TALEN-Technologie wird durch die Entwicklung der Wissenschaftler der Bonner Universität nun wesentlich einfacher. Das neue Verfahren der Forscher ist bereits zur Patentierung eingereicht. „Endlich liegt damit eine sehr einfache Möglichkeit vor, in Zellkulturen des Menschen bestimmte Gene auszuschalten“, sagt Prof. Hornung. „Damit wird die Genomforschung in den nächsten Jahren einen großen Schub erfahren.“

Publikation: A ligation-independent cloning technique for high-throughput assembly of transcription activator-like effector genes, Journal „Nature Biotechnology“, DOI: 10.1038/nbt.2460

Kontakt:

Prof. Dr. Veit Hornung
Institut für Klinische Chemie und Klinische Pharmakologie
Universitätsklinikum Bonn
Tel. 0228/28751200
E-Mail: veit.hornung@uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress
23.02.2018 | Leibniz-Zentrum für Marine Tropenforschung (ZMT)

nachricht Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren
23.02.2018 | Max-Planck-Institut für molekulare Genetik

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: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

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

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

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