11.02.2007, 21:31:14 - [Naturwissenschaft allgemein] - Lukas Brausch
Lizenz:

Vektoren eignen sich bestens um DNA-Fragmente, wie zum Beispiel Gene künstlich in eine andere Zelle zu übertragen und werden deshalb auch gerne „Gen-Taxis“ genannt.
Dieser Artikel möchte einen kleinen Überblick schaffen wie ein solcher Vektor im Allgemeinen aufgebaut ist und welche Methoden es gibt um ihn in ein Gen zu transferieren.

Folgende Elemente beinhaltet ein jeder Vektor:
1.) Einen „origion of replication“ (ori) an dem das Enzym DNA-Polymerase mit der Replikation der DNA beginnt. Übersetzt werden könnte dieser Begriff etwa mit Replikationsursprung.
2.) Marker – bzw. Reporter-Gene. Marker-Gene sind zum Beispiel Resistenzgene für Antibiotika und dienen der späetren Selektion. Reporter-Gene sind Gene, deren Expression in dem jeweiligen Organismus direkt sichtbar wird. Als Beispiel könnte hier das lacZ Gen dienen, welches das Enzym Beta-Galactosidase kodiert.
3.) Genau eine Schnittstelle für Restriktionsenzyme, auch MCS (multiple cloning site) genannt.

Doch wie gelangt nun ein bestimmtes Gen in einen Vektor und von dort aus in eine andere Zelle?
Durch eine Restriktionsendunuclease wird der Vektor an der MCS aufgetrennt und danach durch das Enzym DNA-Ligase erneut mit dem fremden DNA-Fragment zusammen gesetzt. Nun befindet sich das gewünschte Fragment bereits in dem Vektor und steht lediglich noch vor der Aufgabe in die Zelle zu gelangen. Damit das gelingt muss die Zelle jedoch erst kompetent (durchlässig) gemacht werden, wozu es wiederum verschiedene Methoden gibt:
* Bei der Behandlung mit Calciumchlorid wird die Zelle in einer entsprechenden Lösung auf 0 °C abgekühlt, wonach die Membran durchlässig wird und der Vektor in die Zelle gelangen kann. Ist die Transformation erfolgreich gelungen, wird die Temperatur wieder auf 37 °C erhöht und die Zelle auf einen Nährboden ausplattiert.
* Bei der Elektroporation wird die Zelle einer elektrischen Spannung von 14 kV/cm ausgesetzt, was ebenfalls dazu führt, dass die Zellmembran kleine durchlässige Poren erhält. Der Vektor kann nun so in die Zelle gelangen. Danach kann die Zelle bei optimalen Bedingungen und einer Temperatur von 37 °C normal regenerieren und auf einem Nährboden ausplattiert werden.

Für Eukaryoten gibt es weitere Methoden, da diese einen komplexeren cytologischen Aufbau aufweisen:
* Bei der Lipofektion, die auch bei eukaryotischen Zellen angewendet werden kann, verschmelzen » Liposomen mit der Zellmembran und bringen somit die Fremd-DNA in den Zellkern ein.
* Das Ti-Plasmid des Bakteriums Agrobacterium tumefaciens löst bei Pflanzen nach einer Infektion Wurzelhalsgallen aus. Wenn die Tumorgene, der in dem Ti-Plasmid vorhandenen, T-DNA entfernt werden, können an dessen Stelle gewünschte DNA-Fragmente eingebaut werden.
Wird nun eine Pflanzenzelle von einem Bakterium infiziert, welches zuvor modifiziert wurde, so gelangen die gewünschten Gene in den Zellkern der Pflanzenzelle und können danach auf Nährböden zu Pflanzen heranwachsen.
* Eine etwas rabiatere aber durchaus effektive Methode stellt die Biolistik, also der Beschuss von Zellen mit einer „DNA-Kanone“ dar. Bei dieser Methode werden kleine Metallkügelchen mit DNA beschichtet und mit Hilfe von Druckluft in eine Zellkultur geschossen. Obwohl hier auch der Zufall eine nicht zu unterschätzende Rolle spielt, baut die Empfängerzelle die Fremd-DNA doch zu einem kleinen Prozentsatz in das Genom ein.
* Bei der Mikroinjektion wird unter dem Mikroskop rekombinante DNA direkt injeziert und nach einer Zellteilung in eine Eizelle implantiert. Diese Methode kommt zum Beispiel auch bei der künstlichen Befruchtung des Menschen zum Einsatz, wobei die DNA dann in den wenigsten Fällen zuvor modifiziert wurde.

Autor: Lukas Brausch
Quelle: Grüne Reihe Materialien SII

Spenden-Anzeige

» nach oben