Grundlegende Methoden der Gentechnischen DNA-Manipulation
Die Werkzeuge der Gentechnik ermöglichen präzise Eingriffe in das Erbgut von Organismen. Das Grundprinzip der Gentechnik zur Manipulation von Lebewesen basiert auf drei wesentlichen Schritten: DNA schneiden, DNA übertragen und die Selektion modifizierter Organismen.
Definition: Restriktionsenzyme sind molekulare Scheren, die DNA an spezifischen Erkennungssequenzen schneiden können. Sie erzeugen dabei überhängende Enden stickyends, die sich später gezielt mit komplementären DNA-Abschnitten verbinden lassen.
Der erste Schritt beinhaltet das präzise Schneiden der DNA. Hierfür werden Restriktionsenzyme eingesetzt, die DNA-Moleküle an definierten Sequenzen durchtrennen. Die entstehenden sticky ends sind essentiell für die spätere Verknüpfung mit anderen DNA-Fragmenten. Primer werden so konstruiert, dass sie komplementär zu den Zielsequenzen sind und gleichzeitig Erkennungssequenzen für die Restriktionsenzyme tragen.
Für den DNA-Transfer werden Vektoren benötigt - meist Plasmide, die als natürliche genetische Fähren fungieren. Diese ringförmigen DNA-Moleküle aus Bakterien besitzen eigene Promotoren und können sich unabhängig vom Bakterienchromosom vermehren. Nach dem Schneiden von Plasmid und Ziel-DNA mit denselben Restriktionsenzymen erfolgt ihre Verknüpfung durch Ligasen zu einem rekombinanten Plasmid.
Highlight: Die Selektion erfolgt über Markergene wie Antibiotikaresistenzen. Nur Bakterien, die erfolgreich transformiert wurden, können auf entsprechenden Selektionsnährböden wachsen.