Ärzte Zeitung online, 26.03.2010

Forscher schalten Gene in Pflanzen an und ab

POTSDAM (eb). Wissenschaftlerkönnen mithilfe sogenannter Riboschalter Gene in den Chloroplasten von Tabakpflanzen an- und abschalten. Solche Riboschalter könnten künftig dabei helfen, Pflanzen als Lieferanten für Medikamente oder Rohstoffe zu nutzen und die biologische Sicherheit gentechnisch veränderter Pflanzen zu verbessern.

Forscher schalten Gene in Pflanzen an und ab

Tabakzellen im Fluoreszenzmikroskop: Das umgebende Zytoplasma der Pflanzenzellen ist hier mit einem gelb fluoreszierenden Protein sichtbar gemacht. Die normalerweise grün erscheinenden Chloroplasten leuchten im Fluoreszenzmikroskop rot. © Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie, Potsdam

Forscher vom Max-Planck-Institut haben erstmals Riboschalter so verändert und in das Erbgut von Chloroplasten eingebaut, dass sie die Bildung einzelner Chloroplasten-Proteine steuern können. Sie schleusten ein Gen in die Chloroplasten-DNA ein und versahen es mit einem Riboschalter. Theophyllin, ein Inhaltsstoff der Teepflanze, diente dabei als Schalter: Es kann sich an den Riboschalter auf der Boten-RNA anlagern und so dafür sorgen, dass die Chloroplasten-Ribosomen die RNA ablesen können.

Professor Ralph Bock vom Max-Planck-Institut erklärt: "Wenn wir die Tabakpflanzen mit Theophyllin besprühen, bilden die Chloroplasten das entsprechende Protein. Fehlt Theophyllin dagegen, unterbleibt die Proteinproduktion. Mit dem Theophyllin-Riboschalter können wir ein Gen also beliebig an- und abschalten und beobachten, welche Auswirkungen dies hat."

Mit dem Theophyllin-Riboschalter lässt sich künftig jedoch nicht nur die Funktionsweise der Chloroplasten gezielter untersuchen. Auch in der Biotechnologie könnten Riboschalter eine wichtige Rolle spielen. Denn Chloroplasten eignen sich gut zur Produktion von Wirkstoffen.

Jede Tabakzelle besitzt bis zu 100 Chlorplasten. Das Chloroplasten-Erbgut kommt daher in vielfacher Ausführung vor und kann dementsprechend mehr Protein bilden als die DNA im Zellkern. Die Wissenschaftler haben Tabakpflanzen genetisch so verändert, dass sie große Mengen eines Antibiotikums in ihren Blättern herstellen (PNAS 2010, online vorab).

Proteine könnten also in genetisch veränderten Chloroplasten in großen Mengen hergestellt werden. In vielen Fällen schädigen diese Fremdproteine allerdings den Zellstoffwechsel oder die Fotosynthese, wenn die Zellen sie dauerhaft produzieren. Deshalb wachsen diese Pflanzen oft deformiert oder langsam. Riboschalter könnten dies verhindern. Denn mit ihrer Hilfe können die entsprechenden Gene erst dann angeschaltet werden, wenn die Pflanze herangewachsen ist und die Ernte unmittelbar bevorsteht. Zudem haben Fremdgene in den Chloroplasten einen weiteren Vorteil: Sie werden fast ausschließlich durch die weibliche Eizelle vererbt. Fremdgene werden deshalb nur äußerst selten über die Pollen der Tabakpflanzen verbreitet.

Zum Abstract der Originalpublikation "Inducible gene expression from the plastid genome by a synthetic riboswitch"

Topics
Schlagworte
Gentechnik (2114)
Wirkstoffe
Theophyllin (62)

Schreiben Sie einen Kommentar

Überschrift

Text

Die Newsletter der Ärzte Zeitung

Lesen Sie alles wichtige aus den Bereichen Medizin, Gesundheitspolitik und Praxis und Wirtschaft.

Weitere Beiträge aus diesem Themenbereich

Welche Reformen sind dringend notwendig?

Bürgerversicherung, Regressrisiko, GOÄ: Unsere Leser haben abgestimmt, welche Themen in der Gesundheitspolitik die nächste Bundesregierung unbedingt anpacken sollte. mehr »

Patienten sollen für Infos zahlen

Patienten und Angehörige sind bei beratungsintensiven Erkrankungen häufig hilflos. Viele Akteure versuchen, neutrale Angebote im Internet bereitzustellen. Ein Biologe will nun Beteiligte auf einer Plattform zusammenführen. mehr »