Donnerstag, 8. Mai 2014
DNA um zwei Basen künstlich erweitert
klauslange,14:57h
Forschern ist es gelungen in einem Bakterium zwei künstliche Basen hinzuzufügen. Das Neue daran: Dieses künstliche Basenpaar wird im natürlichen Apparat kopiert und vermehrt und reintegriert, wie die natürlichen Basen auch.
Da die künstlichen Basen aus molekulare Bausteine benötigen, die in der Natur nicht vorkommen, werden die künstlichen Basen erst dann abgebaut, wenn man den Bakterien im Labor diese künstlichen Moleküle nicht mehr in die Nährlösung hinzufügt. Damit ist das nun halbkünstliche Bakterium ungefährlich.
Interessant ist solche Forschung nicht nur für das Verständnis der DNA, sondern auch für die Erforschung möglicher exotischer Lebewesen mit einem anderen DNA-Bauplan, wie sie nun künstlich z.B. auf sechs Basen erweitert wurden etc.
Darüber berichtet scinexx.de hier.
Daraus:
Im Jahr 2008 war es dann soweit: Romesberg und seine Kollegen fanden zwei Moleküle, die sich als künstliche Basen eigneten. "Diese unnatürlichen Basenpaare funktionierten wunderbar im Reagenzglas, aber die große Herausforderung war es, sie auch in dem sehr viel komplexeren Umfeld einer lebenden Zelle funktionieren zu lassen", erklärt Erstautor Denis Malyshev vom Scripps Research Institute. Genau dies ist den Forschern nun gelungen.
Sie bauten die beiden künstlichen Basen – d5SICS und dNaM – in die ringförmige Plasmid-DNA von lebenden Escherichia coli-Bakterien ein. Diese Mikroben tragen nun die vier natürlichen Basen plus den beiden künstlichen in ihrem Erbgut. Sie sind damit der erste Organismus mit einem künstlich erweiterten genetischen Alphabet. Die erweiterte DNA in ihren Zellen wird ganz normal kopiert, ohne dass das Zellwachstum behindert oder verzögert wird, wie Versuche ergaben.
Allerdings: Außerhalb des Labors sind die halbkünstlichen Mikroben nicht lebensfähig, wie die Forscher betonen. Dies beseitigt auch die Gefahr einer versehentlichen Freisetzung. Denn um die erweiterte DNA zu vermehren, benötigen die genetisch veränderten Bakterien molekulare Bausteine, die natürlicherweise nicht in den Zellen vorkommen. Diese Nukleosid-Triphosphate müssen mit der Nährlösung zugeführt werden.
Zusätzlich muss ein Transportmolekül anwesend sein, das diese Bausteine in die Zellen schleust. Stoppten die Wissenschaftler die Versorgung mit diesen Zusatzstoffen, hörten auch die Zellen auf zu wachsen und sich zu vermehren. "Das gibt uns Kontrolle über unser System", betont Malyshev. Denn ohne den Transporter oder die Bausteine der künstlichen Basen eliminiere die Zelle die künstlichen Basen aus dem Genom und kehre zum normalen Alphabet aus vier Basen zurück.
Da die künstlichen Basen aus molekulare Bausteine benötigen, die in der Natur nicht vorkommen, werden die künstlichen Basen erst dann abgebaut, wenn man den Bakterien im Labor diese künstlichen Moleküle nicht mehr in die Nährlösung hinzufügt. Damit ist das nun halbkünstliche Bakterium ungefährlich.
Interessant ist solche Forschung nicht nur für das Verständnis der DNA, sondern auch für die Erforschung möglicher exotischer Lebewesen mit einem anderen DNA-Bauplan, wie sie nun künstlich z.B. auf sechs Basen erweitert wurden etc.
Darüber berichtet scinexx.de hier.
Daraus:
Im Jahr 2008 war es dann soweit: Romesberg und seine Kollegen fanden zwei Moleküle, die sich als künstliche Basen eigneten. "Diese unnatürlichen Basenpaare funktionierten wunderbar im Reagenzglas, aber die große Herausforderung war es, sie auch in dem sehr viel komplexeren Umfeld einer lebenden Zelle funktionieren zu lassen", erklärt Erstautor Denis Malyshev vom Scripps Research Institute. Genau dies ist den Forschern nun gelungen.
Sie bauten die beiden künstlichen Basen – d5SICS und dNaM – in die ringförmige Plasmid-DNA von lebenden Escherichia coli-Bakterien ein. Diese Mikroben tragen nun die vier natürlichen Basen plus den beiden künstlichen in ihrem Erbgut. Sie sind damit der erste Organismus mit einem künstlich erweiterten genetischen Alphabet. Die erweiterte DNA in ihren Zellen wird ganz normal kopiert, ohne dass das Zellwachstum behindert oder verzögert wird, wie Versuche ergaben.
Allerdings: Außerhalb des Labors sind die halbkünstlichen Mikroben nicht lebensfähig, wie die Forscher betonen. Dies beseitigt auch die Gefahr einer versehentlichen Freisetzung. Denn um die erweiterte DNA zu vermehren, benötigen die genetisch veränderten Bakterien molekulare Bausteine, die natürlicherweise nicht in den Zellen vorkommen. Diese Nukleosid-Triphosphate müssen mit der Nährlösung zugeführt werden.
Zusätzlich muss ein Transportmolekül anwesend sein, das diese Bausteine in die Zellen schleust. Stoppten die Wissenschaftler die Versorgung mit diesen Zusatzstoffen, hörten auch die Zellen auf zu wachsen und sich zu vermehren. "Das gibt uns Kontrolle über unser System", betont Malyshev. Denn ohne den Transporter oder die Bausteine der künstlichen Basen eliminiere die Zelle die künstlichen Basen aus dem Genom und kehre zum normalen Alphabet aus vier Basen zurück.
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