Forum: Wissenschaft
Gentechnik: Forscher erschaffen Designer-Bakterium mit größtem künstlichen Erbgut
Science Photo Library/ Getty Images

Forscher haben das Genom einer Mikrobe vollständig ausgetauscht. Ihr Organismus wird nun allein von künstlichen Molekülen gesteuert. Es ist das Lebewesen mit dem größten derartigen Genom, das je geschaffen wurde.

Seite 2 von 2
permissiveactionlink 19.05.2019, 12:31
10. #9, pjotrmorgen

Vielen Dank für den Link zum Artikel. Sie haben Recht : Mit dem Einsatz von Frameshift-Suppressor-tRNA und den dazugehörigen Aminoacyl-tRNA-Synthetasen könnte es tatsächlich klappen. Wirklich erstaunlich, dass die räumliche Struktur der Ribosomen auch das komplementäre Ablesen von vier oder fünf Nukleotiden auf der mRNA gleichzeitig zulässt. Offenbar muss man dann aber diese speziellen tRNAs und die zugehörigen Synthetasen aus diversen Bakterienarten in einem Genom kombinieren, aus dem die Informationen für die gängigen tRNAs entfernt wurden. Ich muss mir offenbar diesen Artikel mal genauer reinziehen. Bei den zusätzlichen vier Nukleotiden in Triplets gibt es natürlich das Problem, dass die Stoffwechselwege zu ihnen fehlen. Man muss sie vermutlich ständig von außen zuführen. Bei der Redundanz des genetischen Codes nahm ich bisher an, dass damit dazu beigetragen wird, dass Punktmutationen in vielen (wenn auch nicht in allen) Fällen wieder zu einem Codon führen, dass die identische, oder zumindest chemisch ähnliche Aminosäure kodiert. Die Ausnahmen Methionin und Tryptophan mit nur je einem Codon gibt es zwar, aber es sind lediglich zwei von 20. Und mit "Jede (!) Punktmutation würde sich ohne Redundanz sofort bemerkbar machen, nicht nur durch Veränderung der dann codierten Aminosäure, sondern bisweilen durch die zufällige Entstehung des Stoppquadruplets,..." hatte ich nur sagen wollen, dass bisweilen (!) durch Punktmutationen ein Stoppcodon entstehen kann, nicht bei jeder Punktmutation. Punktmutationen führen aber immer zu veränderten Aminosäuren oder (dann in jeder 81. Punktmutation) zu Stoppcodons, wenn man 255 verschiedene Aminosäuren in Proteinen realisieren würde. Und würde man zehn oder mehr Stoppcodons nutzen, dann könnte man sie auch so festlegen, dass Mutationen darin nicht immer zur defekten Weitersynthese führen. Das ist ja bei Tripletts auch so : in der zweiten und dritten Position sind Mutationen möglich, die das Stoppcodon erhalten.

Beitrag melden Antworten / Zitieren
pjotrmorgen 19.05.2019, 14:25
11. @#10 permisseactionlink

Die Herstellung neuer Stoffwechselwege ist sicher ein Knackpunkt bei der Verwendung neuer Basen in erweiterten genetischen Codes über das Triplett hinaus. Es gibt immerhin Ansätze mit experimenteller Evolution von E. coli wie diesen https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26468106

Ich selbst kenne derartige Evolutions-Apparaturen, die es auch erlauben ganz neue Stoffwechselwege einzuführen. Die Methode ist sehr aufwändig und "langsam". Tatsächlich könnte auch hier das Kombinieren verschiedener Stoffwechsel-Komponenten aus geeigneten Organismen etwas beschleunigen. Dieser wichtige Teil auf dem Weg zu neuen synthetischen Organismen steckt wirklich noch in den Kinderschuhen.

Beitrag melden Antworten / Zitieren
salomon17 19.05.2019, 18:00
12. Eine beeindruckrnde Leistung, ...

... und die dahinter steckende Idee, sozusagen einen Prototyp zu erschaffen den man nach und nach ergänzen kann, halte ich für genial. Zweifel habe ich, wie auch andere Foristen, ob die Einflussmöglichkeiten der Evolution nicht unterschätzt werden. Das Bakterium genetisch von natürlichen Arten zu isolieren ist sicher der richtige Ansatz. Ich bin gespannt, ob das ausreicht. Jurassic Park lässt grüßen: "das Leben findet immer einen Weg". ;-)

Beitrag melden Antworten / Zitieren
rockwater 20.05.2019, 13:49
13. Nein Danke

Zitat von pjotrmorgen
Eine wegweisende Arbeit mit funktionierenden Quadrupletts gibt es schon aus dem Jahr 2004, siehe frei zugänglichen PNAS-Artikel https://www.pnas.org/content/101/20/7566 Die reale Forschung ist also technologisch schon viel weiter fortgeschritten als das, was Sie derzeit für unvorstellbar oder pure Science Fiction halten. Wie weit aktuelle Rechnerkapazitäten ausreichen, um jedes Molekül auf dem "Reissbrett" zu entwerfen, kann ich nicht beurteilen, wobei ohne Vergleichszahlen auch kein Urteil möglich ist, wie es Ihnen leicht von der Hand geht. Alles vorauszuberechnen ist aber nicht der sinnvollste methodische Ansatz. Typischerweise überlässt man diese Arbeit den Biomolekülen selbst, indem grosse Molekül-Bibliotheken oder vielfache Zellkulturansätze "gescreent" werden. Dass jede Punktmutation das einzige Stopp-Quadruplett erzeugt, ist definitiv falsch. Je mehr Stopp-Quadrupletts vorhanden sind, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, durch Punktmuationen Syntheseabbrüche hervorzurufen. Redundanz in den Tripletts hat nur bedingt etwas mit der Unterdrückung von Punktmutationen zu tun, die sowieso nur in evolutionären Zeiträumen von 100000den bis Millionen Jahren eine Rolle spielen. Ausserdem gibt es für die Aminosäuren Methionin und Tryptophan jeweils nur ein Codon, das durch jede Punktmutation sofort eine andere AS einführt. Für manche AS gibt es bis zu sechs Codons, für andere viel weniger. Klar dürfte nur der Zusammenhang häufiger auftretende AS haben mehr Codons, wobei manche nur selten oder gar nicht verwendet werden, was Organismus-abhängig sein kann. Durch die Wobble-Basenpaarung der dritten Base im Codon kann die Zahl der tRNAs auf 30 bis 45 gesenkt werden, was ökonomischer ist. Für synthetische Organismen, deren Gensequenzen sowieso ständig analysiert würden, wäre das irrelevant. Ein genetischer Code mit völlig neuen Basen ist tatsächlich eine interessante Idee und wiederum alles andere als Science Fiction, siehe https://www.nature.com/articles/d41586-019-00650-8 Die Forscher haben gerade 2019 schon die vier neuen Basen S, B, P und Z zum genetischen Code hinzugefügt, sodass theoretisch Oktett-Codons möglich sind!
Die Wobble-Basenpaarung der dritten Base im Codon darf keine Macht über den Planeten erhalten.

Beitrag melden Antworten / Zitieren
Seite 2 von 2