{"id":2080,"date":"2020-06-06T10:53:42","date_gmt":"2020-06-06T08:53:42","guid":{"rendered":"http:\/\/bioclips.info\/?page_id=2080"},"modified":"2021-03-20T16:56:05","modified_gmt":"2021-03-20T15:56:05","slug":"wie-man-gene-in-bakterien-uebertraegt","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/bioclips.info\/?page_id=2080","title":{"rendered":"Wie man Gene in Bakterien \u00fcbertr\u00e4gt"},"content":{"rendered":"\n

1973 war es STANLY und COHEN das erste Mal gelungen, im Reagenzglas (in vitro) DNA-Fragmente aus zwei verschiedenen Bakterienarten neu miteinander zu kombinieren und in E. coli einzuschleusen. Das Experiment gilt als Geburtsstunde der Gentechnik. Bei den DNA-Fragmenten handelte es sich um zwei Antibiotikaresistenzgene. Die ver\u00e4nderten E. coli \u2013 Bakterien waren nach der \u201eBehandlung\u201c gegen zwei Antibiotika resistent. Das Erschaffen neuer transgener Bakterien ist das Alltagsgesch\u00e4ft von Gentechnikern: Rekombinieren \u2013 Selektieren \u2013 Klonieren \u2013 Exprimieren<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n

\"\" Worum gehts?<\/h2>\n\n\n\n

Im Folgenden werden grundlegende Arbeitsschritte dargestellt, mit denen man fremde DNA (Spender – DNA) in Zellen einzuschleusen kann, um die Gene selbst zu vermehren oder die codierten Proteine zu gewinnen.<\/p>\n\n\n\n

Was muss man tun, um genver\u00e4nderte Bakterien zu erzeugen?
Wie l\u00e4sst sich eine erfolgreiche Gen\u00fcbertragung nachweisen?<\/p>\n\n\n\n

Isolieren und Schneiden<\/h2>\n\n\n\n

Im ersten Schritt wird die sogenannte Spender-DNA (Passagier-DNA) isoliert und mittels Restriktionsenzymen geschnitten.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

Gleichzeitig wird ein geeigneter Vektor (Plasmid) isoliert und mithilfe des gleichen Restriktionsenzyms geschnitten.<\/p>\n\n\n\n

Das Plasmid pBR 322 wird durch das Restriktionsenzym Pst I (1) geschnitten, so dass das passende DNA-Fragment eingebaut werden kann. Das geht nur, wenn die \u201eklebrigen Enden\u201c \u00fcbereinstimmen. Die Fremd-DNA muss deshalb ebenfalls mit Pst I behandelt worden sein.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>
\n
  1. ori, Startstelle f\u00fcr die Replikation<\/li>
  2. Gen f\u00fcr Ampicillinresistenz<\/li>
  3. Gen f\u00fcr Tetracyclinresistenz<\/li><\/ol>\n\n\n\n

    Restriktionsenzym \u2013 Schnittstellen<\/strong>:<\/p>\n\n\n\n

    1. Pst I<\/li>
    2. Eco RI<\/li>
    3. Hind III<\/li>
    4. BamH I<\/li><\/ol>\n\n\n\n

      <\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

      Rekombinieren<\/h2>\n\n\n\n

      Das Einf\u00fcgen von Fremd-DNA in Plasmide geschieht im Reagenzglas zuf\u00e4llig.<\/p>\n\n\n\n

      \"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

      Somit f\u00fcgt sich nur an einigen Schnittstellen die Fremd-DNA ein, die Schnittstellen werden anschlie\u00dfend durch die Ligase „verklebt“.<\/p>\n\n\n\n

      Ein erfolgreicher Einbau macht das Ampicillin-Gen inaktiv.<\/p>\n\n\n\n

      Bleibt der Einbau aus, dann bleibt das Ampicillin-Gen funktionsf\u00e4hig. Die Ligase schlie\u00dft auch hier die L\u00fccken.<\/p>\n\n\n\n

      Transformieren<\/h2>\n\n\n\n

      Die neu kombinierte DNA wird mit einem geeigneten Verfahren in die Zelle des Empf\u00e4nger \u2013 Organismus eingeschleust. Bei Bakterien geschieht das in der Regel durch Transformation. Durch bestimmte Methoden wird die Zellwand und die Zellmembran durchl\u00e4ssiger gemacht. Das erleichtert die Aufnahme der Plasmidringe. Trotzdem wird nur bei etwa 1 von 100 000 Zellen den Vektor aufgenommen. Dabei handelt es sich um rekombinierte und nicht rekombinierte Plasmidringe.<\/p>\n\n\n\n

      Selektieren<\/h2>\n\n\n\n

      Die Selektion hat das Ziel, diejenigen Zellen auszulesen, die die rekombinierten Plasmide enthalten. Hier kommen die Antibiotikaresistenzen im Plasmid zum Einsatz. Bakterien, die das nicht rekombinierte Plasmid aufgenommen haben sind resistent gegen\u00fcber Ampicillin und Tetracyclin und k\u00f6nnen somit auf N\u00e4hrboden wachsen, die diese Antibiotika enthalten. Bakterien mit rekombiniertem Plasmid k\u00f6nnen nur auf einem N\u00e4hrboden wachsen, der Tetracyclin enth\u00e4lt.<\/p>\n\n\n\n

      Die Selektion erfolgt in zwei Schritten:<\/h3>\n\n\n\n
      1. Im ersten Schritt wird \u00fcberpr\u00fcft, welche Zellen \u00fcberhaupt das Plasmid aufgenommen haben.<\/li>
      2. Im zweiten Schritt werden diejenigen Zellen selektiert, die die Fremd-DNA enthalten.<\/li><\/ol>\n\n\n\n

        So geht\u2019s im Detail<\/h3>\n\n\n\n
        \"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

        Als Erstes selektiert man die Zellen, die \u00fcberhaupt ein Plasmid aufgenommen haben. Dazu benutzt man die Resistenz gegen\u00fcber Tetracyclin, die von rekombinierten und nicht rekombinierten Plasmiden ausgerp\u00e4gt wird. Zellen ohne Plasmid k\u00f6nnen auf einem mit Tetracyclin angereicherten N\u00e4hrmedium nicht \u00fcberleben.<\/p>\n\n\n\n

        Zellen bei denen das Plasmid die Fremd-DNA enth\u00e4lt, haben ihre Resistenz gegen\u00fcber Ampicillin verloren. Auf dem N\u00e4hrboden mit Tetracyclin haben alle tretracylinresistenten Bakterien Kolonien gebildet. Nimmt man nun einen Samtstempel und \u00fcbertr\u00e4gt das Muster auf eine N\u00e4hrkultur mit Ampicillin, dann \u00fcberleben alle Bakterien, die keine Fremd-DNA enthalten.<\/p>\n\n\n\n

        Indem man nun die beiden Muster der Kulturen miteinander vergleicht, kann man die Kolonien mit Fremd-DNA identifizieren.<\/p>\n\n\n\n

        Klonieren<\/object><\/h2>\n\n\n\n

        In der Gentechnik versteht man unter Klonieren den Einbau von Fremd-DNA in einen Vektor und die anschlie\u00dfende Vermehrung mit einer Wirtszelle.<\/p>\n\n\n\n

        \"\"<\/figure><\/div>\n\n\n\n

        In unserem Beispiel nimmt E. coli das rekombinierte Plasmid auf und vermehrt durch Zellteilung das eingebaute Gen bzw. synthetisiert das im Gen codierte Protein.<\/p>\n\n\n\n

        Exprimieren<\/h2>\n\n\n\n

        In der Regel wird die Genexpression durch die Bereitstellung eines Operons (Operonmodell) kontrolliert.<\/p>\n\n\n\n

        Eine weitere Verwendung von transgenen Zellen ist es, Fremd-DNA in Pflanzen oder Tiere zu \u00fcbertragen, um neue Eigenschaften zu erzeugen. Dann kann man z.B. bei Pflanzen aus einzelnen transgenen Zellen mehrzellige Pflanzen regenerieren. In allen F\u00e4llen entstehen Zellen mit identischer Erbinformation, die als Klone bezeichnet werden. Dementsprechend wird dieses Verfahren als Genklonierung bezeichnet.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

        1973 war es STANLY und COHEN das erste Mal gelungen, im Reagenzglas (in vitro) DNA-Fragmente aus zwei verschiedenen Bakterienarten neu miteinander zu kombinieren und in E. coli einzuschleusen. Das Experiment gilt als Geburtsstunde der Gentechnik. Bei den DNA-Fragmenten handelte es sich um zwei Antibiotikaresistenzgene. Die ver\u00e4nderten E. coli \u2013 Bakterien waren nach der \u201eBehandlung\u201c gegen…<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":1190,"menu_order":8,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/bioclips.info\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/2080"}],"collection":[{"href":"https:\/\/bioclips.info\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/bioclips.info\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/bioclips.info\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/bioclips.info\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=2080"}],"version-history":[{"count":11,"href":"https:\/\/bioclips.info\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/2080\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2583,"href":"https:\/\/bioclips.info\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/2080\/revisions\/2583"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/bioclips.info\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/1190"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/bioclips.info\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=2080"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}