Thema Gentechnologie. Erwin R. Schmidt Institut für Molekulargenetik Gentechnologische Sicherheitsforschung & Beratung

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1 Thema Gentechnologie Erwin R. Schmidt Institut für Molekulargenetik Gentechnologische Sicherheitsforschung & Beratung

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3 Die Genklonierung in Bakterien Vektor-DNA Spender-DNA Restriktionsenzym Rekombinante DNA DNA-Ligase Transformation

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6 Typ II-Restriktionsenzyme erkennen und schneiden die DNA an palindromischen Sequenzen z. B. 5 -GGAATTCC-3

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8 In der Gentechnologie ist die Neukombination unterschiedlicher DNA- Moleküle wichtig. Das Verknüpfen von DNA- Molekülen erledigt das Enzym DNA-Ligase

9 Komplementäre überhängende Enden ( sticky ends ) erleichtern das Wiederverknüpfen von DNA-Molekülen

10 Die DNA-Ligase verknüpft zwei DNA-Moleküle H +

11 T4-DNA-Ligase Ligase AMP Ligase E. coli DNA-Ligase AMP Die DNA-Ligasen sind in der Lage, Phosphodiesterbindungen zu knüpfen. Sie brauchen dafür Energie, die entweder durch ATP oder NAD+ geliefert wird

12 Für die Selektion der gewünschten rekombinanten Klone braucht man die Vektor-DNA

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14 Funktionen der Vektor DNA Sorgt für Replikation in der Wirtszelle Stellt selektierbare Markergene bereit Hat Vielzweck-Klonierungsstelle Trägt Signalsequenzen für Genexpression Verschiedenste Modifikationen für spezielle Anwendungen (z. B. Shuttle zwischen Pro- und Eukaryoten; Elemente für künstl. Chromosomen)

15 Typische Vektoren besitzen einen Replikationsorigin (Ori), selektierbare Marker-Gene und eine multiple Klonierungsstelle

16 Blau-Weiß-Selektion mit Hilfe von Vektoren, die das lac Z-Gen als Marker-Gen tragen:

17 Für die Expression fremder Gene gibt es spezielle Expressionsvektoren mit Signalsequenzen für die korrekte Transkription und Translation in Bakterien

18 Gentechnologie an höheren Organismen ist komplizierter als bei Bakterien wegen der Vielzelligkeit solcher Organismen Die fremde DNA muss in die Chromsomen der Keimzellen gelangen. Eine gängige Methode ist die Mikroinjektion der DNA in den Zellkern einer befruchteten Eizelle

19 Herstellung transgener Tiere

20 Ein besonderes Verfahren zur Herstellung transgener Mäuse ist die Verwendung embryonaler Stammzellen (ES-Zellen: gentechnisch veränderte embryonale Stammzellen, schwarze Zellen in der Abb.) werden in einen frühen Embryo (Blastozyste) injiziert. Die ES- Zellen nehmen an der Entwicklung teil. Es entsteht ein chimäre Maus (erkennbar am gescheckten Fell). Auch die Keimzellen dieser Maus stammen z. T. von den transgenen ES-Zellen ab. Durch Kreuzung entstehen Mäuse, die von den transgenen ES-Zellen abstammen (schwarze Maus).

21 Maus-Chimären aus embryonalen Stammzellen-Transplantaten

22 Herstellung von knock out (k.o.)-mäusen: In einer ES-Zelle wird durch homologe Rekombination ein intaktes Gen durch ein defektes ersetzt. Aus den gentechnisch veränderten ES-Zellen werden Mäuse regeneriert mit dem defekten Gen (siehe vorherige Folie) defektes Gen

23 Der Knock-out kann auch konditional sein, d. h. unter bestimmten Bedingungen, nach Belieben induziert werden, indem eine intakte Genkopie von zwei Rekombinationssequenzen (z. B. lox-p-sequenzen) flankiert in die Maus Eingebaut wird. Durch Einkreuzen eines Rekombinase-Gens wird die Genkopie aus dem Chromosom heraus geworfen und damit funktionsunfähig

24 Pflanzengentechnologie Ein natürlicher Helfer für die Pflanzengentechnologie ist das Bakterium Agrobakterium tumefaciens Tumorgallen durch A. tumefaciens

25 Pflanzengentechnologie A. tumefaciens injiziert die T-DNA in die Pflanzenzelle, um sie zu mehr Wachstum anzuregen

26 Pflanzengentechnologie DNA-Transfer mit Hilfe von Agrobakterium tumefaciens

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28 Typischer Pflanzenvektor auf der Basis des Agrobacterium tumefaciens Ti-Plasmids

29 Bei Pflanzen, die nicht mit A. tumefaciens infiziert werden können, kann die Genkanone eingesetzt werden

30 Zugelassene GVOs/ GVO-Produkte/USA z.t. Europa Tabelle: Anzahl der Genehmigungen pro Pflanzenart in Nordamerika und in der EU (Stand März 2000) EU - Mais (13) - Sojabohne (6) - Tomate (6) - Baumwolle (5) - Raps (5) - Kartoffel (4) - Kürbis (2) - Zuckerrübe (2) - Papaya (1) - Radicchio (1) - Flachs (1) - Reis (1)- Mais (4)2 - Raps (3)2 - Nelke (3) - Sojabohne (1)1 - Radicchio (1)3 - Tabak (1) - Raps (14) - Mais (11) - Kartoffel (5) - Baumwolle (3)1 - Tomate (3)2 - Kürbis (2)1 - Sojabohne (2) - Flachs/Lein (1) - Weizen (1) 1: Zulassung nur zu Import, Lagerung und Verarbeitung nicht zum Anbau 2: davon eine Linie nur zugelassen zu Import, Lagerung und Verarbeitung, nicht zum Anbau 3: Zulassung nur zur Saatguterzeugung Quelle: RKI, APHIS/USDA, Canadian Plant Biotechnology Office.

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37 Ausführliche Informationen finden Sie hier: doku.html

38 Risiken der Freisetzung von GVOs GVO: offizielle Abkürzung für gentechnisch veränderter Organismus Die am meisten diskutierten Risiken sind: # Gentransfer # Verwilderung des GVO/neue Unkräuter # neue Pflanzenkrankheiten # neue resistente Schädlinge # non target Effekte # mangelnde Produktsicherheit # Reduktion der Biodiversität

39 Sicherheit in der Gentechnologie

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41 Wirtschaftliche Bedeutung der Gen- und Bitechnologie

42 Arbeitsplätze für Lebenswissenschaftler

43 Kennzeichnungspflicht in EU ab 0,9% GVO-Anteil Gentechnik-Kennzeichnungsverordnung Fundstelle BGBl. II Nr. 5/2006 Wie sieht die Kennzeichnung gentechnisch veränderter Lebensmittel aus? (2) Der Hinweis gemäß 62 Abs. 1 Z 2 hat zu lauten: Dieses Produkt enthält genetisch veränderte Organismen oder Dieses Produkt enthält (Bezeichnung des Organismus/der Organismen), genetisch verändert.

44 Viele Firmen werben mit gentechnikfreien Produkten

45 Gentechnik-kritische Institutionen/Vereinigungen: dex.php