Aufgaben 138 Marker- und Reportergene Normalerweise verkoppelt man das Gen, das man in einen Zielorganismus übertragen will, mit einem weiteren Gen, einem Marker. Denn erst durch dieses Markergen kann man kontrollieren, ob der Gentransfer funktioniert hat. Beispiele dafür sind Gene, deren Produkte eine Resistenz gegen ein Antibiotikum oder ein Herbizid1 bewirken. GVOs können dann auf Nährmedien überleben, die diese Antibiotika oder Herbizide enthalten. Es wird jedoch diskutiert, ob solche Resistenzmarker in der Natur auf andere Organismen, zB Bodenbakterien, übertragen werden könnten. Das hätte ungewollte Resistenzen zur Folge, eventuell sogar bei humanpathogenen Bakterien. Dann gibt es noch Reportergene: Hier wird an ein Gen die Gensequenz für ein Reporterprotein angekoppelt. Wird das Gen exprimiert, geschieht dies auch mit dem Reportergen. So weiß man, wann und wo ein bestimmtes Gen aktiv wird. Zusätzlich kann man das Reportergen derart mit dem interessierenden Gen verknüpfen, dass das Reporterprotein direkt an dessen Genprodukt angehängt wird. Ein Beispiel für ein solches Reportergen ist das Grün-Fluoreszierende Protein (GFP), das ursprünglich aus einer Qualle isoliert wurde. Unter UV-Anregung kann man GFP-markierte Proteine sogar in lebenden Zellen verfolgen und beobachten, wohin sie transportiert werden. Das spielt eine wichtige Rolle in der Grundlagenforschung, um zelluläre Prozesse besser zu verstehen. Ist der Gentransfer erfolgreich, hat man ein gentechnisch verändertes Lebewesen erzeugt. Es ist eine transgene Art entstanden mit rekombinanter DNA: mit neu zusammengesetzten eigenen und fremden Genen. 1 Herbizid: Unkrautvernichtungsmittel; Da Wildkräuter schnell wachsen und mit den Erntepflanzen auf einem Feld um Nährstoffe und Wurzelraum konkurrieren, werden sie oft mit Herbiziden abgetötet. Das würde aber auch die Erntepflanzen treffen – wenn sie nicht eine entsprechende Resistenz gegen diese Chemikalien besitzen. Markergene erleichtern den Nachweis eines erfolgreichen Gentransfers Reportergene zeigen an, ob ein Gen exprimiert wird 1 W Wenn man Plasmide mit geeigneten Restriktionsenzymen schneidet, kann man die entstehenden DNA-Bruchstücke durch Gel-Elektrophorese sichtbar machen. Wie viele Bruchstücke würden entstehen und wie groß (Anzahl der Basenpaare) wären sie, wenn das in Abbildung 13 dargestellte Plasmid mit dem Restriktionsenzym ScaI geschnitten würde? Gentechnik – die neue „Züchtungsmethode“? Gentechnisch veränderte Organismen (GVOs) haben die Züchtung in den vergangenen Jahren stark verändert. Denn anders als mit konventionellen Methoden (siehe S. 127) lassen sich dabei Gene nicht verwandter Arten selbst zwischen Eu- und Prokaryoten neu kombinieren. Die Genprodukte, die in diesen Organismen gebildet werden, haben vielfältige Wirkungen: trockenheitsresistenter oder Provitamin A-haltiger Reis; Mais, der von Insekten verschmäht wird, weil er ein Insektengift produziert; Tomaten, die auf salzhaltigen Böden gedeihen können – in der Landwirtschaft wünscht man sich vor allem Merkmale, die die Erträge steigern und die Widerstandsfähigkeit erhöhen (kAbb. 15). Vor der Freisetzung transgener Arten sind aufwändige Genehmigungsverfahren zu absolvieren. Dennoch sehen viele Verbraucherinnen und Verbraucher diese neuen Entwicklungen skeptisch: Was geschieht, wenn Herbizidresistenzen auf Wildpflanzen übergehen oder wenn sich gv-Pflanzen unkontrolliert in der Natur verbreiten? Wie wirken sich Lebensmittel, die aus transgenen Nutzarten hergestellt wurden, auf unsere Gesundheit aus? Hier ist die Diskussion noch lange nicht abgeschlossen, zumal nicht alle möglichen Auswirkungen bekannt sein dürften. Jedenfalls darf eine gv-Sorte nicht verkauft werden, wenn solche unerwünschten Auswirkungen entdeckt werden. In der grünen Gentechnik setzt man v. a. auf Steigerung der Erträge und erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen bestimmte Umweltfaktoren Abb.15: gv-Mais. Je nach eingebautem Fremdgen ist die neue Pflanze weniger anfällig für Schädlinge, toleranter gegenüber Herbiziden und Trockenheit, länger lagerfähig oder enthält einen höheren Anteil an Amylose (Stärkebestandteil). Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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