Gene

Gentransfer in der Gentechnik

Grundlagen des Gentransfers

  • Gentransfer ist ein wichtiges und bekanntes Thema in der Gentechnik.

  • Es ermöglicht das Einbringen von fremder DNA in einen Organismus.

  • Verschiedene Methoden existieren für den Gentransfer, darunter der Einsatz von Vektoren.

DNA-Transfermethoden

Verwendung von Vektoren

  • Vektor: ein tragendes Element, das die Übertragung von DNA ermöglicht.

  • Plasmidring: der häufig verwendete Vektor, der vorher modifiziert wird.

    • Enthält Antibiotikaresistenzgene zur Selektion von Zellen.

    • Beispielgene:

      • Resistenzgen gegen das Antibiotikum Cetrazyklin.

      • Resistenzgen gegen das Antibiotikum Ampicillin.

Restriktionsenzyme

  • Restriktionsenzym: ein Enzym, das die DNA an spezifischen Stellen schneidet.

    • Im Beispiel schneidet das Enzym die DNA am Ort des Ampicillinresistenzgens.

Notwendige Zutaten für den Transferprozess

  1. Plasmidring (Vektor)

  2. Restriktionsenzym zum Schneiden der DNA

  3. Fremd-DNA, die in den Organismus eingebracht werden soll

  4. Bakterien, die die Plasmid-DNA aufnehmen und vervielfältigen können

  5. Ligase: ein Enzym, das getrennte DNA-Stränge wieder verknüpfen kann.

Prozess des Einbaus von Fremd-DNA

  • Nachdem der Plasmidring in einer Lösung vorliegt, werden Restriktionsenzyme hinzugefügt.

    • Der Plasmidring wird am Ampicillinresistenzgen aufgeschnitten, wodurch klebrige Enden entstehen.

  • Klebrige Enden (Sticky Ends): Enden, die sich bestreben, wieder zusammenzulagern.

Möglichkeiten nach dem Hinzufügen der Fremd-DNA

  1. Die Fremd-DNA lagert sich und bildet einen Ring: kein Resistenzgen gegen Cetrazyklin und kein Resistenzgen gegen Ampicillin.

  2. Der Plasmidring schließt sich in der Ursprungsform: enthält Cetrazyklinresistenzgen und Ampicillinresistenzgen, keine Fremd-DNA.

  3. Die Fremd-DNA wird in den Plasmidring eingebaut: enthält Fremd-DNA und Cetrazyklinresistenzgen, kein Ampicillinresistenzgen (wünscht Form).

Selektion der transformierten Bakterien

  • Die Lösung wird Bakterienstämmen hinzugefügt, um Plasmidaufnahme zu testen.

  • Zielgruppen von Bakterien:

    1. Bakterien 1: Nicht resistent gegen Cetrazyklin und Ampicillin.

    2. Bakterien 2: Resistenz gegen Cetrazyklin und Ampicillin.

    3. Bakterien 3: Resistenz gegen Cetrazyklin, nicht aber gegen Ampicillin.

  • Zum Testen wird Cetrazyklin zugegeben:

    • Alle Bakterien 1 sterben ab.

  • Die Lösung wird dann auf einen festen Nährboden platziert, um Bakterienkolonien zu züchten.

  • Stempelabdruck des Wachstums wird gemacht, bevor Ampicillin zugefügt wird:

    • Bakterien 3 sterben ab.

  • Auf dem Stempelabdruck zeigt eine Lücke, dass nur die Kolonien mit der Fremd-DNA überlebt haben (gegen Ampicillin resistent).

  • Diese Kolonien werden identifiziert und vermehrt.

Alternativen zum Einsatz von Vektoren

  • Liposomen als Träger:

    • Lipide der Liposomen gleichen denen der Empfängerzelle und ermöglichen den DNA-Transfer.

  • Mikroinjektion:

    • DNA wird durch eine Mikrokanüle in eine Eizelle transplantiert (in vitro).

    • Nach erfolgreicher Teilung wird die Eizelle einem weiblichen Tier übertragen.

  • Biolistik:

    • DNA-beschichtete Metallkugeln werden mithilfe einer Genkanone in die Empfängerzelle geschossen.

Erweiterte Konzepte in der Gentechnik

  • C-DNA-Bibliothek: eine reduzierte Form der Genbibliothek, die Genes beinhaltet, die experimentell untersucht werden.

  • Spender-DNA wird mit einem Restriktionsenzym in Fragmente zerlegt und kombiniert.

  • Zufällige Rekombination dieser Fragmente mit isolierter DNA des Phagen.