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25.01.2008

10:58 Uhr

Leben aus dem Baukasten

Forscher bauen Erbgut eines Bakteriums

US-Forscher haben erstmals ein künstliches Genom geschaffen. Der Zusammenbau großer Erbgut-Moleküle wird als wichtige Voraussetzung dafür angesehen, lebensfähige künstliche Bakterien herstellen zu können.

HB WASHINGTON. US-Genforscher haben erstmals das komplette Erbgut eines Bakteriums aus chemisch hergestellten Erbgut-Bausteinen nachgebaut. Das künstliche Genom sei erheblich größer als zuvor zusammengebaute DNA-Abschnitte, berichtet das Wissenschaftler-Team im Fachblatt „Science“. Mit der Technik ließen sich grundsätzlich auch andere größere DNA-Moleküle aus einer Mischung natürlicher und künstlicher Bausteine herstellen.

Der Zusammenbau großer DNA-Moleküle wird als wichtige Voraussetzung dafür angesehen, lebensfähige künstliche Bakterien herstellen zu können. Diese sollen biotechnisch genutzt werden, etwa zur Herstellung von Biokraftstoffen, zur Entsorgung giftiger Abfälle oder zur Beseitigung des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid.

Als Vorbild für den Nachbau eines kompletten Genoms diente den Wissenschaftlern um den Medizin-Nobelpreisträger Hamilton Smith vom J. Craig Venter Institute in Rockville (US-Staat Maryland) das Bakterium Mycoplasma genitalium. Der Name des synthetischen Nachbaus - M. genitalium JCVI-1.0 - verweist sowohl auf dieses Vorbild als auch auf den Erschaffungsort. Das Bakterium besitzt mit insgesamt nur 485 Protein-bildenden Genen das kleinste Genom überhaupt. Die Abfolge seiner 580 076 Basenpaare – der Grundbausteine des Erbmaterials – war bereits bekannt.

Beim Nachbau gingen die Forscher in einer Art Kaskade vor. Sie ließen sich zunächst von einem kommerziellen Anbieter Abschnitte des Erbguts aus jeweils fünf- bis sieben Tausend Basenpaaren liefern. In dieser Größe sei die Synthese von DNA aus Einzelbausteinen bereits Standard, schreiben die Forscher. Die Teilstücke fügten sie zu größeren Abschnitten zusammen, die dann wieder zu noch größeren Fragmenten verbunden wurden – so lange, bis sie schließlich vier verschiedene Abschnitte besaßen, die jeweils ein Viertel des Ursprungsgenoms umfassten.

Bis zu diesem Schritt erfolgte der Zusammenbau der Einzelbaustücke im Reagenzglas, die jeweils resultierenden Fragmente vermehrten die Wissenschaftler anschließend in Bakterien. Die Viertel-Genome schließlich verknüpften sie in einer Hefezelle zum vollständigen Kunst-Genom. Anschließend bestimmten sie die Abfolge der Bausteine in ihrem Nachbau. Die Analyse ergab eine exakte Übereinstimmung mit dem Original.

Die Forscher wollen nun in weiteren Versuchen das Kunst-Genom nachträglich wieder um jeweils einige Gene reduzieren, um herauszufinden, welche für das Überleben des Bakteriums verzichtbar sind. Versuche hatten gezeigt, dass etwa 100 Gene nicht zwingend notwendig sind, da das Bakterium sich weiter vermehrte, wenn diese einzeln ausgeschaltet wurden. dpa

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