Zusammenfassung
Nach Anwendung einer der im Kapitel 4 beschriebenen Methoden zum Transfer von Fremd-DNA in pflanzliche Zellen wird in der Regel auf molekularbiologische Weise versucht nachzuweisen, ob und in wieviel Kopien die Fremd-DNA in das pflanzliche Genom inseriert und integriert worden ist. Von ebenso großem Interesse ist natürlich, ob und mit welcher Rate die eingebrachte Fremd-DNA exprimiert wird (Benfey und Chua, 1989). Da eine recht große Zahl von transgenen Pflanzen eine durchaus mindere Expressionsrate aufweist (Peach und Veiten, 1991), kann nicht ausgeschlossen werden, dass die tatsächliche Rate erfolgreicher Transfer-Vorgänge von Fremd-DNA höher liegt als angenommen und viele Transformanten aufgrund der nicht-nachweisbaren Expression der eingeführten Fremd-DNA unentdeckt bleiben. Die Minderung der Expressionsrate (oder das vollständige Fehlen von Gen-Expression) ist grundsätzlich auf den Insertionsort der Fremd-DNA in dem pflanzlichen Genom zurückzuführen und nicht auf die Fremd-DNA selbst. Belege dafür haben Al-Shawi und Mitarbeiter bereits im Jahr 1990 in einem zweiteiligen Transformationsexperiment (allerdings mit Mäusen) beigebracht: Ein transferiertes Gen, dessen Expressionsrate bestimmt worden war, wurde re-isoliert, erneut transferiert und wiederum seine Expressionsrate bestimmt. Die beiden Expressionsraten waren signifikant verschieden.
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Notizen
Auf die Frage der Spezifität von prokaryotischen bzw. eukaryotischen Promotoren kann hier nicht näher eingegangen werden. Es sei aber in diesem Zusammenhang z.B. auf die Untersuchungen von Lewin et al (1998) hingewiesen.
Die ZKBS zählt z.B. nptII, hph oder cm R, die häufig bei der Transformation von Pflanzen als Marker-Gene verwendet wurden, nicht zu den Genen, die wegen der therapeutischen Bedeutung der komplementären Antibiotika als Markergene in Pflanzen nicht verwendet werden sollten.
Zum Beispiel ist das nptII als Selektionsmarker für die Transformation von Solanaceae sehr gut, für die von Fabaceae dagegen aufgrund ihrer Unverträglichkeit für Neomycin-haltige Nährböden wenig geeignet (Schroederetal, 1993).
codA kodiert für eine Cytosindeaminase, die 5-Fluorocytosin in toxisches 5-Fluorouracil umwandelt. 5-Fluorouracil ist eine Vorstufe des 5-Fluoro-dUMP, durch das die Thymidylatsynthase irreversibel gehemmt und schließlich die DNA-Synthese aufgrund der Verarmung an dTTT eingestellt wird (Perera et al, 1993).
Nur das Zufügen bzw. der Entzug der externen chemischen Substanz (Inducer) darf eine Wirkung auf die Expression des Transgens haben, nicht aber endogene Faktoren.
Der Inducer muss für Pflanzen nicht toxisch sein, darf keine pleiotropen Effekte in der transgenen Pflanze hervorrufen und sollte keine schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt haben.
Nur nach Zugabe des Inducers sollte die Expression des Transgens induziert werden und dies auf hohem Niveau.
Die Konzentration des zugegebenen Inducers sollte über die Höhe der Expressionsrate entscheiden.
Der Inducer sollte bereits in geringer Konzentration ausreichend wirksam sein und dies für den Einsatz im Labor wie auch im Freiland gleichermaßen.
ace = activating copper-metallothionein expression.
(a) stete Präsenz des Tetracyclins notwendig zur Aufrechterhaltung des Expression des Ziel-Gens und (b) stete Gefahr der „Abschaltung“ des Ziel-Gens durch Methylierung seines Promotors (weitere Einzelheiten dazu siehe Kapitel 6.).
UTR = untranslated region.
Beispiele für “trans-acting” Faktoren sind auf der nächsten Seite aufgeführt.
cauliflower mosaic virus.
SAR = scaffold attachment region (scaffold = Gerüst), meist synonym mit MAR.
Vielfach wird auch kein Unterschied mehr zwischen SAR-und MAR-Elementen gemacht.
matrix-associated region.
MNase baut mit Vorrang DNA-Abschnitte ab, die Nukleosom-frei sind (Wolffe, 1995) und wird auch dazu benutzt, um Veränderungen der Nukleosomen zu untersuchen (Rao et al, 2001).
cauliflower mosaic virus.
Acetohydroxyacidsynthase-Promotor.
Ferredoxin-I-Promotor.
Hitzeschock-Protein-17.6L-Promotor.
5′-Region des Nopalinsynthase-Gens.
5′-Region des Octopinsynthase-Gens.
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Brandt, P. (2004). Kriterien für die erfolgreiche Zusammensetzung und die genetische Stabilität der übertragenen Genkonstrukte. In: Transgene Pflanzen. Birkhäuser, Basel. https://doi.org/10.1007/978-3-0348-7962-0_5
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DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-0348-7962-0_5
Publisher Name: Birkhäuser, Basel
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