Die Natur wird umgeschrieben

In der Pflanzenforschung und -züchtung wird seit Beginn dieses Jahrzehnts eine Reihe neuer molekularbiologische Verfahren eingesetzt. Sie werden unter dem Begriff Genome Editing zusammengefasst, manchmal auch als „Gen-Schere“ oder „Gen-Chirurgie“ bezeichnet. Im Vergleich zur klassischen Gentechnik und  herkömmlicher Züchtung kann dabei wesentlich präziser und effizienter vorgegangen werden. Anders als bei der Gentechnik werden nicht mehr „fremde“ Gene von außen eingeführt, sondern einzelne, in einer Pflanze vorhandene DNA-Bausteine gezielt entfernt oder „umgeschrieben“, also editiert.

Solche Genome-Editing-Verfahren bestehen aus drei Schritten:

Finden: Die größte Herausforderung ist es, im riesigen Genom einer Pflanze genau die Stelle zu finden und anzusteuern, bei der eine Änderung vorgenommen werden soll. Dieses Genom besteht oft aus Milliarden Basenpaaren, also DNA-Bausteinen. Das Weizengenom beispielsweise ist mit 17 Milliarden Bausteinen etwa fünfmal so groß wie das des Menschen. Für diesen Prozess werden im Labor „Sonden“ konstruiert, die genau zu der jeweiligen Ziel-Sequenz passen.

Schneiden: Exakt an der jeweiligen Ziel-Sequenz – und auch nur dort – wird der DNA-Strang mit einer molekularen „Schere“ – in der Regel ein Protein – geschnitten. Beide Elemente – „Sonde“ und „Schere“ – müssen zuvor in die Pflanzenzelle eingeführt werden.

Reparieren: Der an der jeweiligen Stelle herbeigeführte DNA-Doppelstrangbruch wird durch zelleigene Reparaturmechanismen wie in einer Werkstatt quasi „geflickt“. Allerdings können bei der Reparatur kleine Fehler entstehen, sodass das betreffende Gen nicht mehr abgelesen werden kann. Möglich ist aber auch, bei der Reparatur einzelne DNA-Bausteine umzuschreiben oder an der Schnittstelle neue DNA-Stücke einzufügen.

Bildnachweis: the-odin.com

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