Kapitel 20 Biotechnologie
Die DNA-Klonierung liefert viele Kopien eines Gens oder anderer DNA-Abschnitte
Molekularbiologen, die bestimmte Gene untersuchen, sehen sich einer Reihe von Problemen gegenüber. Eines besteht darin, dass natürlich vorkommende DNA-Moleküle sehr lang sind, so dass ein einzelnes Molekül mehrere oder sogar viele tausend Gene enthalten kann. Um gezielt mit bestimmten Genen arbeiten zu können, haben Wissenschaftler deshalb Methoden für die Gewinnung und Vervielfältigung genau definierter DNA-Abschnitte entwickelt. Wir sprechen hier von der DNA-Klonierung.
DNA-Klonierung und ihre Anwendungen: Ein Überblick
Die meisten Methoden zur Klonierung von DNA-Fragmenten beruhen auf einigen gemeinsamen Prinzipien. Häufig werden dabei Bakterien eingesetzt, insbesondere das Darmbakterium Escherichia coli. Aus Kapitel 16 wissen wir, dass das Chromosom von E. coli ein einzelnes, großes, zirkuläres DNA-Molekül ist. Daneben können E. coli und viele andere Bakterien zusätzliche, zumeist ebenfalls zirkuläre, Minichromosomen - Plasmide - enthalten. Sie replizieren sich unabhängig vom bakteriellen Chromosom und sind meist für die Grundfunktionen der Zelle entbehrlich. Ein Plasmid enthält nur eine kleine Anzahl von Genen. Diese Gene können sich unter bestimmten Umweitbedingungen für das Bakterium als nützlich erweisen, unter anderen Bedingungen sind sie aber vielleicht überflüssig.
Um DNA-Stücke zu klonieren, isoliert man zunächst ein Plasmid aus den Bakterien, mit denen man arbeitet und integriert DNA aus einer anderen Quelle („Fremd-DNA") in eine bestimmte Stelle der Plasmid-DNA. Das so erhaltene Plasmid ist nunmehr ein rekombinantes DNA-Molekül mit DNA-Abschnitten aus mindestens zwei verschiedenen Quellen.’ Das rekombinante Plasmid wird in eine neue Bakterienzelle eingeschleust, die sich vermehrt und einen Zellklon aus rekombinanten Bakterien bildet. Während der Vermehrung dieser Bakterien werden die Plasmide ebenfalls repliziert und an die Nachkommen vererbt. Die Herstellung sehr vieler Kopien eines einzelnen Gens wird als Genklonierung bezeichnet.
Die Genklonierung ist aus zweierlei Gründen nützlich: Einerseits werden viele Kopien eines bestimmten Gens erzeugt, die eine Analyse dieses DNA-Fragments ermöglichen. Andererseits kann man das Proteinprodukt des betreffenden Gens gezielt herstellen.
Abbildung 20.1: Wie kann dieses Giner aus leuchtenden Punkten für einen Vergleich normalen Körpergewebes mit Krebsgewebe benutzt werden?
MERKE I
Die Herstellung sehr vieler Kopien eines einzelnen Gens wird als Genklonierung bezeichnet.
