21.02.2007, 00:10:57 - [Medizin] - Lukas Brausch
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Bis zum Jahre 1982 wurde » Insulin, das von Diabetikern dringend benötigt wird um den Blutzuckerspiegel in einem gesunden Gleichgewicht zu halten, hauptsächlich aus der Bauchspeicheldrüse von Schweinen und Rindern isoliert. Hierfür mussten etwa 50 Bauchspeicheldrüsen aufgearbeitet werden um den jährlichen Bedarf eines Diabetikers decken zu können.
Um die Bauchspeicheldrüsen der Tiere an den ihnen vorherbestimmten Orten belassen zu können und unerwünschte Reaktionen des körpereigenen Immunsystems zu vermeiden, kann Humaninsulin jedoch auch seit einigen Jahren unblutig mithilfe der Gentechnik gewonnen werden.

Bei der gentechnischen Produktion von Insulin wird ein eukaryotisches (menschliches) Protein von einer prokaryotischen (bakteriellen) Zelle hergestellt. Diese Vorgehensweise ist jedoch nur mit Hilfe einiger kleiner Tricks möglich ist, die im Folgenden aufgezeigt werden sollen.

Um die genauen Hintergründe verstehen zu können, muss zunächst geklärt werden aus welchen Bestandteilen das Peptidhormon Insulin, welches für die Regulation des Blutzuckerspiegels verantwortlich ist, überhaupt zusammen gesetzt ist.
Ein einzelnes Insulinmolekül besteht aus einem Signalpeptid, dem C-Peptid und den beiden Polypeptidketten A und B, welche über sogenannte » Disulfidbrücken miteinander verbunden sind.
Bei der künstlichen Herstellung von Insulin wird diese Tatsache dazu genutzt um getrennt synthetische Gene anhand einer cDNA-Datenbank für beide Ketten herzustellen und diese dann in einen bakteriellen » Vektor einzubauen.
Wichtig ist hierbei jedoch, dass die Gene in den Vektor an der Stelle eingebaut werden, die sofort auf ein » Methionin-Codon des » Galactosidase(lacZ)-Gens folgt.
Das ist deswegen von besonderer Bedeutung, da dieses Gen unter der Kontrolle eines durch Lactose zu aktivierenden Promotors steht und somit direkt auf die Entwicklung der Bakterienkultur Einfluss geübt wird.
Wurden die beiden Vektoren erfolgreich konstruiert, werden sie anschließen zum Beispiel in das Bakterium E.coli transformiert und in diesen Zellen getrennt voneinander unter günstigen Bedingungen auf einem Nährboden gezüchtet.
Wenn die beiden synthetischen Gene der Polypeptidketten an die richtige Stelle des Vektors eingebettet wurden, so wird die Vermehrung der Bakterien durch das fremde Insulin in keinster Weise gestört, da der zugehörige Promotor inaktiv bleibt.
Erst durch die Zugabe von Lactose wird ein Produkt aus Galactosidase und Insulinkette produziert, welches anschließend mit der peptidspaltenden Reagenz Bromcyan behandelt werden muss, um die gesuchten Ketten von der Galactosidase zu trennen.
Bromcyan findet bei diesem Prozess Verwendung, da es Proteine hinter Methionin spaltet und so eine lückenlose Reinigung der beiden Polypeptidketten garantiert.
Erst durch Reaktion der Cysteinreste miteinander werden schließlich die nochmals gereinigten A– und B-Ketten über Disulfidbrücken miteinander verbunden, wodurch aktives Human-Insulin entsteht.

Autor: Lukas Brausch
Quelle: Grüne Reihe Materialien S II


Weiterführende Links zum Thema


» Gefahren des gentechnisch hergestellten Insulins



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