From plants to human cells: Universal genetic scissors

14.08.2013 von Corinna Bertz in Research, Science
It’s a battle for survival. Plants against bacteria. Your habitat, my habitat. And right in the thick of it: Dr. Jens Boch from the Department of Genetics. In 2009 he discovered how certain bacteria are able to genetically manipulate plant cells. Scientists the world over have been able to take advantage of this trick. They have developed innovative genetic scissors which can be used to find out about genetic diseases in human cells.
Dr. Jens Boch machte 2009 eine Entdeckung, die Forscher in der ganzen Welt aufhorchen ließ.
Dr. Jens Boch machte 2009 eine Entdeckung, die Forscher in der ganzen Welt aufhorchen ließ.
(Foto: Maike Glöckner)

Der kleinste gemeinsame Nenner von Bakterien, Pflanzen und Menschen sind Zellen. Sie enthalten das Erbgut. „Die DNA kann auf verschiedene Arten genutzt werden, zum Beispiel durch das An- und Abschalten der Gene. Das wird vom bakteriellen Krankheitserreger Xanthomonas getan, um die Funktionen in Pflanzenzellen zu verändern“, erklärt Dr. Jens Boch. Den Trick des Erregers entschlüsselte er 2009 gemeinsam mit seinem damaligen Kollegen Dr. Sebastian Schornack.

„Es ist ein ganz simples Prinzip: Die Bakterien besitzen Proteine, deren Bausteine in einer bestimmten Reihenfolge angeordnet sind. Diese Proteine namens TAL-Effektoren werden von den Bakterien in den Kern der Pflanzenzelle geschleust. Dort docken sie an die passende Stelle in der DNA an. Verändert man den Aufbau der TAL-Effektoren, verändert sich auch die Andockstelle“, erläutert der Pflanzengenetiker. Die Folgen sind ganz unterschiedlich: „In unserem Fall entziehen die Bakterien den Pflanzenzellen Zucker und ernähren sich davon.“

Eine Entdeckung, die es auf das Titelbild des renomierten „Science Magazine“ schaffte und Forscher in der ganze Welt aufhorchen ließ. Denn die TAL-Effektoren können noch mehr. „Verbindet man sie mit einem bestimmten Enzym, entsteht eine Gen-Schere. Eigentlich nichts Neues, aber diese Gen-Schere schneidet nur noch an einer Stelle und nicht mehrfach in der DNA.“ Auswirkungen eines dadurch manipulierten Gens können genauer untersucht und neue Informationen gezielter ins Erbgut eingebracht werden. Zudem ist die Gen-Schere kostengünstiger als andere. „Auch kleine Labore arbeiten jetzt damit. Schon Studenten können sie im Labor bauen. Das ist eine Revolution“, so Boch.

Eine Revolution mit viel Potenzial. Denn die Gen-Schere ist universell einsetzbar und kommt auch in humanen Zellen zur Anwendung. „Man kann Veränderungen im menschlichen Erbgut aufspüren, ausschneiden und durch ein neues Gen ersetzen. Das hilft bei der Behandlung von Erbkrankheiten, funktioniert jedoch bislang nur in einzelnen Zellen.“ Inzwischen arbeiten immer mehr Wissenschaftler mit den TAL-Effektoren. Sie verbessern die Funktionsweise und experimentieren mit anderen ergänzenden Enzymen.

Für seine bahnbrechenden Arbeiten zu den Mechanismen bakterieller Proteine ist Jens Boch in diesem Jahr mit dem Forschungspreis der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie ausgezeichnet worden. „Dass das so einschlagen würde, vor allem im Bereich der Biotechnologie, war uns am Anfang gar nicht klar.“

Und dennoch: Grüne Gentechnik ist für viele Menschen ein Verfahren, dem sie skeptisch gegenüber stehen. Boch kennt die Argumente der Kritiker und meint dazu: „Genmanipulation ist ein Naturphänomen und findet ständig statt. Hat man sich einmal mit den Prinzipien von Genetik und Evolution beschäftigt, dann versteht man, dass das was man heute in der Natur sieht kein festgelegter Status ist. Natur verändert sich stetig – dasselbe machen wir, nur eben schneller und gezielter“, meint der Grundlagenforscher. Er will vor allem über die Möglichkeiten seiner Arbeit informieren, vertritt aber auch eine starke Meinung zu dem, was er tut: „Aber ich bin auch ein Öko – so wie die Wissenschaftler, die die erste Gentomate züchteten. Sie wollten einfach nicht mehr so viele Pestizide in ihrem Essen.“ Sarah Huke

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