Grundlagen der Gentechnik: Methoden und Werkzeuge erklärt

Was ist Gentechnik?

Die Gentechnik umfasst Technologien zur gezielten Veränderung des Erbguts eines Lebewesens. Diese Manipulation erfolgt grundsätzlich durch:

• Die Einführung neuer Gene in ein Genom.
• Das Entfernen vorhandener Gene aus einem Genom.
• Die Änderung der Informationen in einem bestimmten Gen.

Die neuen genetischen Kombinationen werden in Organismen eingeführt und an nachfolgende Generationen weitergegeben. Man spricht auch von rekombinanter DNA-Technologie, da die meisten Verfahren auf der Rekombination von DNA-Fragmenten basieren.

Instrumente der Gentechnik

1. Restriktionsenzyme

Restriktionsenzyme erkennen spezifische DNA-Fragmente und schneiden diese. Jedes Enzym erkennt eine spezifische Sequenz von Nukleotiden und schneidet an dieser Stelle beide DNA-Stränge. Die entstehenden freien Enden werden als Sticky Ends bezeichnet, da sie an andere DNA-Fragmente binden können, die mit demselben Restriktionsenzym geschnitten wurden.

2. Vektoren

Vektoren sind Träger, die den Transport in Wirtszellen ermöglichen. Klonierungsvektoren sind kleine DNA-Moleküle, die sich in Wirtszellen replizieren können. Es gibt zwei Hauptarten:

• Plasmide
• Viren

Plasmide

Plasmide sind ringförmige DNA-Moleküle, die kleiner als das Bakterienchromosom sind. Sie replizieren unabhängig vom Bakterienchromosom, da sie über einen eigenen Replikationsursprung verfügen.

Viren

Der Prozess ist ähnlich: Das gewünschte Gen wird in ein Fragment der viralen DNA eingefügt. Neben dem Replikationsursprung sollten Klonierungsvektoren Marker-Gene tragen, um Zellen mit dem Vektor zu identifizieren. Häufig werden hierfür Antibiotika-Resistenz-Gene oder Biolumineszenz-Gene verwendet.

Gene für Antibiotika-Resistenz

Diese werden eingesetzt, um Bakterien zu identifizieren, die den Klonierungsvektor aufgenommen haben, da diese Bakterien gegen das entsprechende Antibiotikum resistent sind.

Lumineszenz-Gene

In diesem Fall erhält die Zelle mit dem zu klonenden Gen die Eigenschaft, Licht zu emittieren. Dieses System wird verwendet, wenn die Wirtszelle eine eukaryotische Zelle ist.