Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Verändertes Gen-Alphabet

19.07.2011
Chemische Evolution erzeugt Bakterienstamm mit künstlichem Nucleotid im Genom

Die Evolution basiert auf Vererbung, Veränderung des Erbgutes (Mutation) und der natürlichen Auslese derjenigen Organismen, die unter den gegebenen Umweltbedingungen am besten angepasst sind. Einem internationalen Team um Rupert Mutzel von der Freien Universität Berlin ist es nun gelungen, einen besonderen Evolutionsvorgang im Labor nachzuempfinden.


Wachstum des gentechnisch veränderten Escherichia coli Bakterienstamms in Thymin-haltigem Medium (oben ) und bei Anwesenheit von 5-Chloruracil (unten).(c) Wiley-VCH

Wie die Forscher in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, konnten sie einen Bakterienstamm erzeugen, in dessen Erbgut ein natürlicher Baustein durch einen künstlichen ausgetauscht ist. Erfolgsgeheimnis ist eine spezielle automatisierte Kultivierungstechnik.

Die DNA, Träger der genetischen Information aller Zellen, basiert auf einem Code aus den vier „Buchstaben“, den Basen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin. Dank ihres neuen Verfahrens einer künstlichen Evolution konnten die Wissenschaftler nun Bakterien züchten, die statt Thymin ein Analogon, die Base 5-Chloruracil, in ihre DNA einbauen. Dieser synthetische Baustein ist für andere Organismen giftig.

Ausgangspunkt war ein gentechnisch veränderter Stamm des Bakteriums Escherichia coli, der nicht mehr in der Lage ist, Thymin selbst herzustellen. Diese Mikroorganismen wurden in einer speziell konstruierten Apparatur über viele Generationen in der Gegenwart steigender Mengen an Chloruracil kultiviert. Immer wenn die Größe der Population unter ein bestimmtes Level sank, erhielten die Bakterien kurzfristig zur Erholung ein Chloruracil-freies, Thymin-haltiges Medium. Automatisch wurde die Chloruracil-Konzentration jeweils erhöht, wenn genetische Varianten der Bakterien entstanden waren, die diese Substanz besser vertrugen. Auf diese Weise wurden die Zellen immer einer gerade noch tolerablen Menge Chloruracil ausgesetzt. Nach etwa 1000 Generationen hatten sich die Mikroorganismen an die veränderten Umweltbedingungen, sprich das Vorhandensein von Chloruracil statt von Thymin, angepasst. Sie waren in der Lage, ihre DNA mit Chloruracil als Ersatz für Thymin aufzubauen. Wie eine Genomanalyse zeigte, kam es während des Anpassungsprozesses zu vielfältigen Veränderungen des Erbgutes der Bakterien.

„Unsere Ergebnisse belegen den Erfolg unserer evolutiven Kultivierungsstrategie“, sagt Mutzel. „Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Mikroorganismen züchten, die Zwischenprodukte chemischer Synthesen zu Pharma-Wirkstoffen umsetzen oder auch bestimmte Umweltgifte abbauen können.“ Mikroorganismen, die Erbmaterial mit nicht-natürlichen Bausteinen enthalten, könnten zudem interessant sein, um eine Vermehrung absichtlich oder unabsichtlich freigesetzter veränderter Zellen in der Umwelt zu verhindern. Mit ihren natürlichen Verwandten könnten solche Mikroorganismen auch keine Gene austauschen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 28/2011

Autor: Rupert Mutzel, Freie Universität Berlin (Germany),
http://www.biologie.fu-berlin.de/arbeitsgruppen/mikrobiologie/ag_
mutzel/personen/professoren/rupert_mutzel/index.html
Angewandte Chemie 2011, 123, No. 31, 7247–7252, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201100535

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab
17.01.2017 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

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: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

17.01.2017 | Physik Astronomie

Wasser - der heimliche Treiber des Kohlenstoffkreislaufs?

17.01.2017 | Geowissenschaften

Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab

17.01.2017 | Biowissenschaften Chemie