Probleme bei prokaryotischer Hormonsynthese

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1 Antwort

Ich weiß nicht ganz genau worauf deine Frage hinaus laufen soll, aber hier mal eine Erklärung anhand des klassischen Beispiels der Insulinsynthese mithilfe genetisch modifizierter Bakterien:

Das Insulin besteht aus zwei kurzen Ketten (A-Kette mit 21 Aminosäuren, B-Kette mit 30 Aminosäuren), die über zwei Disulfidbrücken miteinander verbunden sind: Eine dritte Disulfid-Brücke verbindet die Aminosäuren 6 und 11 der kurzen B-Kette miteinander.

Obwohl das Insulin-Molekül aus zwei Peptiden zusammengesetzt ist, ist nur ein einziges Gen für die Insulinproduktion zuständig. Das Insulin-Gen codiert wesentlich mehr als die 51 notwendigen Aminosäuren. Bei der Translation des Insulin-Gens entsteht ein relativ langes Peptid, das prä-Insulin. Durch bestimmte Enzyme im Endoplasmatischen Reticulum bzw. im Golgi-Apparat wird dieses prä-Insulin in die A-Kette, die B-Kette und einen großen Rest zerschnitten. Der Rest wird abgebaut, und die A- und B-Kette werden dann durch Knüpfung der Disulfidbrücken zum reifen Insulin zusammengebaut.

Bei der Synthese von Humaninsulin durch Bakterien hat man jetzt also ein gravierendes Problem. Baut man in die Bakterien das Insulin-Gen so ein, wie es auch im Genom des Menschen vorkommt, produzieren die Bakterien das lange prä-Insulin. Ihnen fehlen aber die Enzyme, um aus diesem Vorläufer-Molekül das fertige Insulin herzustellen. Auch wenn die Bakterien mit den entsprechenden Enzymen ausstatten würde, was ja zumindest theoretisch ginge, würde das nicht viel weiter führen.

Man hat das Problem auf eine andere - geniale - Weise gelöst. Heute stellt man die Passagier-DNA ja in der Regel in DNA-Synthesegeräten künstlich her. Da die Aminosäure-Sequenz des Insulins schon länger bekannt ist, ist es kein Problem, eine DNA herzustellen, die für die A-Kette codiert, und eine andere DNA, die für die B-Kette verantwortlich ist.

Das Gen für die A-Kette wird nun mit Linkern ausgestattet, durch Restriktionsenzyme geschnitten und dann in ein Plasmid eingebaut, genauso, wie es auf den vorhergehenden Seiten beschrieben ist. Verfrachtet man solche Plasmide dann in Bakterien, so stellen diese das A-Ketten-Peptid her.

Genauso verfährt man mit dem Gen für die B-Kette. Dieses wird mit Hilfe von Plasmiden in einen anderen Bakterienstamm eingebracht, der dann das B-Ketten-Peptid herstellt.

Nun trennt man die beiden Peptid ab, isoliert und reinigt sie und gibt dann in Reaktoren die notwendigen Enzyme zur Knüpfung der Disulfid-Brücken hinzu. Fertig ist das Human-Insulin. Quelle: http://www.u-helmich.de/bio/gen/reihe4/41/416.html

Falls du Fragen dazu hast, kannst du sie gerne stellen :)

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