Fremde DNA in Mais-Mitochondrien eingebracht

Neues aus der Pflanzen-Gentechnik der Kieler Molekularbiologie

Mitochondrien sind faden- oder kugelförmige Gebilde in menschlichen, tierischen und pflanzlichen Zellen, die u.a. der Atmung, der Energieversorgung und dem Stoffwechsel dienen. Von Bedeutung sind sie auch bei Vorgängen wie der Zellalterung oder der Pollenreifung bei Pflanzen. Diese „Kraftwerke“ einer Zelle tragen eine eigene DNA. Den Kieler Molekularbiologen Prof. Dr. Frank Kempken und seinem Doktoranden Matthias Staudinger (Botanisches Institut und Botanischer Garten der CAU, Abteilung Botanische Genetik und Molekularbiologie) ist es jetzt erstmals gelungen, fremde DNA in isolierte Mais-Mitochondrien einzubringen, um schrittweise zu verfolgen, welche Prozesse sich dabei abspielen. Das fremde DNA in Zellkerne eingebracht werden ist nicht neu in der Genetik. Doch bei Mitochondrien war dies bisher bei Pflanzen und Tieren nicht möglich, u. a. weil es sehr schwierig ist, in der lebenden Zelle DNA in diese Zellorganellen einzubringen. Durch die jetzt etablierte Methode wird diese Schwierigkeit umgangen.

Bei dem von den Kieler Wissenschaftlern entwickelten Experimentalsystem werden die Mitochondrien zuerst aus Maispflanzen entfernt. Dann erhalten sie einen Stromstoß, wodurch Löcher in der Doppelmembran der Mitochondrien entstehen. Jetzt ist es möglich, die DNA einer fremden Pflanze oder eines Bakteriums einzubringen und zu beobachten, was in den nächsten Stunden bzw. ein bis zwei Tagen passiert. Die Wissenschaftler bringen sowohl ursprüngliche DNA ein als auch von ihnen veränderte, die sich im Informationsgehalt unterscheidet und beobachten, welche biochemischen Prozesse in den Mitochondrien stattfinden und inwieweit diese durch die Veränderung beeinflusst wird. Die Untersuchungen erfolgen im Labor in Reaktionsgefäßen.

In der DNA ist die Erbinformation gespeichert, d.h. die Bauanleitungen für die Eiweiße und Enzyme. Für die Umsetzung von DNA zum Eiweiß werden sogenannte RNA-Moleküle benötigt. Eines davon ist die Boten- oder mRNA, die eine Kopie eines Gens beinhaltet, nach der dann das Eiweiß gebildet werden kann. Hierbei interessiert die Kieler Wissenschaftler insbesondere die Reifung der mRNA, bei der zahlreiche Veränderungen an der mRNA vorgenommen werden, bevor sie ihre funktionelle Form erhält. Erst danach kann die genetische Information in Form von Eiweißen realisiert werden.

Kontakt:

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Botanisches Institut und Botanischer Garten
Prof. Dr. Frank Kempken
Fon: 0431-880-4274, Fax: 0431-880-4248,
Email: fkempken@bot.uni-kiel.de