Aminosäuren eines Tieres werden unnatürlich verändert

Zum ersten Mal ist es Wissenschaftlern gelungen, nicht der Norm entsprechende (unnatürliche) Aminosäuren in ein Tier zu integrieren, nämlich in den Fadenwurm (Nematoden) Caenorhabditis elegans.

Die Ergebnisse könnten zu einem neuen Weg führen, um die Biochemie von Lebewesen aufzugliedern. „Unnatürliche“ Aminosäuren wurden bereits auf verschiedene Arten in Bakterien oder einzelne Zellen von Säugetieren eingebaut. Um die zusätzlichen Aminosäuren Tert-Butoxykarbonyl-Lysin oder Alkin-funktionalisiertes Lysin in die Würmer einzubringen, wandten sich der Postdoktorand Sebastian Greiss und Jason W. Chin vom Medical Research Council Laboratory of Molecular Biology in England einer bewährten Methode zu – dem speziell konstruierten Protein-Übertragungsmechanismus einer Mikrobe.

Sie verwendeten ebenfalls mutierte Würmer, denen ein Teil eines biochemischen Kontrollmechanismus fehlte, der normalerweise die RNA zerstören würde, die diese unnatürlichen Aminosäuren bildet. Durch selektive Markierung mit Biotin-Azid konnten die beiden Wissenschaftler die Anwesenheit von Alkinyl-Lysin in dem Wurm beweisen.

Sie verwendeten auch einen Fluoreszenz-Melder, der erst nach erfolgreichem Einbau rot leuchtet.

Greiss und Chin sagen, sie können allerdings noch nicht ausschließen, dass der Wurm die Tert-Butoxykarbonyl-Gruppe vom Lysin nach dem Einbau irgendwann wieder entfernt. Die Wissenschaftler produzieren mehr Protein mit der unnatürlichen Aminosäure, so dass sie untersuchen können, ob die Bindung intakt bleibt.

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Greiss und Chin entwickelten ein Melde-Gen, um die Verbindung der unnatürlichen Aminosäure mit dem Wurm anzuzeigen. Der Melder ist eine Fusion der Gene für das Grüne Fluoreszenzprotein (GFP) und ein rotes Fluoreszenzprotein namens mCherry mit einem Stop-Codon in der Mitte, das speziell zu der unnatürlichen Aminosäure passt. Wenn der Wurm mit dem kompletten Mechanismus zum Einbetten der unnatürlichen Aminosäure ausgestattet ist, werden die Gene so umgewandelt, dass sie beide Fluoreszenzfarbstoffe bilden und bei bei den Wellenlängen leuchten, die das GFP und das mCherry anregen. Wenn dies nicht der Fall ist, wird nur das GFP-Gen umgewandelt.

Der Text im Video zeigt an, mit welcher Wellenlänge der Wurm beleuchtet wird.

Diese Würmer haben erfolgreich eine unnatürliche Aminosäure eingebaut und leuchten bei den beiden Wellenlängen, die GFP und mCherry anregen. (J. Am. Chem. Soc. 2011)

Diese Würmer besitzen keine unnatürliche Aminosäure. Deswegen bilden sie kein mCherry und leuchten nicht, wenn sie mit der für mCherry spezifischen Wellenlänge angestrahlt werden. (J. Am. Chem. Soc. 2011)

Quelle: http://pubs.acs.org/cen/news/89/i33/8933worms.html

(SOM)