Bakterien mit GFP-Rythmus, “bei dem man mit muss”!

Autor: Fee
An dieser Stelle muss Ich doch auch mal etwas zu GFP sagen. Dieses wunderbare Protein, dass einen wahren Siegeszug in der naturwissenschaftlichen Forschung hinter sich hat, wurde dieses Jahr mit dem Nobelpreis in Chemie für Martin Chalfie, Osamu Shimomura und Roger Y. Tsien bedacht. Es gab auch geringfügige Diskussionen, da einer der Mitentdecker nicht bedacht wurde, doch da die Regeln eben nuneinmal so lauten, dass maximal drei Personen geehrt werden dürfen, müssen eben manchmal Entscheidungen getroffen werden, die der Entsprechende nicht gut heisst.
Ausserdem möchte Ich an dieser Stelle das Filmprojekt eines guten Freundes hosten, der zum Thema GFP in Hefe einen grossartigen “Lehrfilm” produziert hat!

courtesy of OSHISUNAMI

Doch was kann man damit alles machen?
Das genetische Programm ist, abgesehen von der triplettcodierten Information der DNA ein hochkomplexes System. Denn erst jenseits des gentischen Codes kommt es zu einer enormen Vielzahl von regulatorischen Ereignissen, die auf unterschiedlichste Art und Weise die letztendliche “Interprätation” des festgeschriebenen Codes liefern. Es existieren epigenetische Mechanismen, die durch Modifikation von DNA und Histonen Anpassungen an Umweltveränderungen ermöglichen. Weitreichende Reaktionen werden auch durch regulatorische Netzwerke erledigt, bei denen eine unüberschaubare Zahl von Rezeptoren, Reize perzipieren, und diese über komplexe Signalketten weiterverarbeiten und schliesslich durch Aktivierung oder Inaktivierung genetischer Prozesse ein zelluläre Antwort produzieren. Diese Abläufe sind in fast unmöglich erscheinenden Netzwerken miteinander verschränkt und nur langsam gelingt es Forschern unter Zuhilfenahme modernster Techniken, diese zu entschlüsseln.
Inzwischen ist es möglich solche “Gen-Schaltkreise” definiert nachzuahmen und so verstehen zu lernen, wie diese sich gegenseitig beeinflussen. Das ganze nennt sich dann Synthetic Biology udn hat in vieler Hinsicht wirklich mehr mit der Konstruktion von Computer Hardware als mit dem Bild des Wissenschaftlers auf der Wiese zu tun.
Ein neues Experiment brachte nun einen E. coli Stamm hervor, der in Abhängigkeit von beeinflussbaren Umwelteinflüssen, oszillierend, das grüne fluoreszierende Protein (GFP), auf- und abbaut. Dafür wurde ein dualer feedback-Kreislauf konstruiert, der durch Veränderung von Temperatur oder Wachstumsmediumzusätzen gesteuert werden kann. Dies führt zu einer lichtorgelähnlichen Optik, wenn man die “Blinker” unter dem Mikroskop betrachtet. Dies ist nicht nur eine nette Spielerei, sondern könnte bespielsweise als Biosensor eingesetzt werden. Dabei könnte nicht nur ein Stoff erkannt werden, sondern durch die Regulierbarkeit der Oszillation, auch eine Aussage über dessen Konzentration getroffen werden. An denkbaren Anwendungen fehlt es antürlich wiedereinmal nicht!

Jesse Stricker, Scott Cookson, Matthew R. Bennett, William H. Mather, Lev S. Tsimring, Jeff Hasty (2008). A fast, robust and tunable synthetic gene oscillator Nature DOI: 10.1038/nature07389

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