Begegnungen mit der Natur 8, Schulbuch

147 Der Mensch greift ein Fremdgene können auch ohne Vektor eingeschleust werden Neben der Transformation mithilfe von Vektoren werden besonders bei der Pflanzenzüchtung auch vektorlose Techniken angewendet. Ein Verfahren, bei dem Erbinformation direkt in Zellen eingebracht wird, ist die Genkanone . Dabei werden winzige Partikel Gold oder Wolfram mit DNA-Fragmenten bestückt und anschließend mit hohem Druck in die Zellen „geschossen“. Dort wird die DNA in das Erbmaterial im Zellkern eingebaut. Nachteil dieser Metho- de ist, dass die DNA ungezielt im Pflanzengewebe verteilt wird und deshalb mitunter nur ein Teil des gewünschten Gewebes getroffen wird. Es kommt auch vor, dass die eingeschleusten Gene nicht aktiv werden. Bei der Elektroporation werden elektrische Felder erzeugt, die in Zellwänden kurzzeitig Löcher erzeugen. Durch diese kann Fremd-DNA eingeführt werden. Eine weitere Möglichkeit ist die Lipofektion , bei der die DNA von einer Fetthül- le umgeben wird, die später mit der Membran der Zielzelle verschmilzt und die DNA damit freisetzt. Antisense-RNA wird häufig mittels Lipofektion eingebracht Kartoffeln (Erdäpfel) enthalten Stärke in zwei Varianten, Amylose (wirkt gelie- rend) und Amylopektin (wirkt verdickend) ( Abb. 36). Während für unsere Ernährung beide Stärketypen gleichwertig sind, wird für viele Industriezweige hauptsächlich Amylopektin benötigt, etwa als Verdickungsmittel für Suppen in der Nahrungsmittelindustrie, als Kleister und Bindemittel in der Textil- und Papierindustrie, für Wandputze in der Bauwirtschaft sowie als Rohstoff in der Klebstoffherstellung. Die Trennung von Amylopektin und Amylose ist mit einem hohen Energieaufwand verbunden. Mit Hilfe der Antisense-Technik ist es gelungen, eine amylosefreie Erdäpfel- sorte zu züchten. Dabei wird die Synthese des für die Amyloseproduktion not- wendigen Enzyms mit Hilfe einer so genannten Antisense-RNA unterdrückt. Diese ist komplementär zur m-RNA, die den Bauplan für die entsprechenden Enzyme enthält. Die Antisense-RNA verbindet sich mit der komplementären m-RNA über Wasserstoffbrückenbindungen zu einem RNA-Doppelstrang. So kann keine Translation mehr stattfinden, die Amylosesynthese unterbleibt.  Genkanone Da sich einkeimblättrige Pflanzen (u.a. Getreide) nicht durch Agrobacterium tu- mefaciens transformieren lassen (Mais ausgenommen), wird bei Ihnen haupt- sächlich die Genkanone eingesetzt.  Lipofektion lipos (griech.) = Fett, facere (lat.) = machen  Antisense-Technik antisense (engl.) = Gegensinn  Antisense-RNA Damit die Kartoffelzellen Antisense-RNA produzieren, wird eine spiegelbildliche Kopie des Gens für die Amylosesynthe­ tase durch Lipofektion ins Erbgut einge- schleust. Antisense-Technik ermöglichte unter anderem auch die Herstellung einer Anti-Matsch-Tomate Sind Tomaten (Paradeiser) reif, bewirkt das Enzym Polygalacturonase das Mat- schigwerden, damit die Samen leichter freigesetzt werden können. Wird das Gen für die Polygalacturonase durch die Antisense-Technik inaktiviert, lassen sich die Früchte bis zu zwei Monate ungekühlt lagern, ohne matschig zu wer- den. Diese so genannten Anti-Matsch-Tomaten kamen 1994 in den USA auf den Markt und waren auch in der EU erhältlich. Produktion und Verkauf wurden nach einigen Jahren aber wieder eingestellt. 35  Genkanone in einem Gentechnik- Labor 36  Stärkevorkommen in der Kartoffel 37  Antisense-Technik (Schema) DNA Gen für die Amylose- Synthetase spiegelbildliche Kopie des Gens für die Amylose-Synthetase DNA RNA RNA Transkription Ribosom Translation keine Amylose In der Amylose (20–30% der in der Kartoffel enthaltenen Stärke) sind die Glucose-Moleküle jeweils zwischen dem 1. und 4. Kohlen- stoffatom miteinander verknüpft. Das Riesenmolekül weist eine Schraubenstruktur auf. Im Amylopektin (70–80% der in der Kartoffel enthaltenen Stärke) sind die Glucose-Moleküle ebenfalls zwischen dem 1. und 4. Kohlenstoff­ atom miteinander verknüpft. Es gibt aber auch Bindungen zwischen dem 1. und dem 6. Kohlenstoffatom, weshalb die Riesenmoleküle eine verzweigte Struktur aufweisen. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv