leuchtende Bakterien

[vincentI]

BIOSENSOR
Forscher bauen Bakterien-Lichtorgel

Es sieht aus wie eine Mikroben-Disco, was US-Forscher mit E.-Coli-Bakterien angestellt haben. Sie haben die Einzeller genetisch so umgebaut, dass die wie Glühlampen rhythmisch aufleuchten, wenn sich die Umgebungsbedingungen ändern. Keine Spielerei, sondern der perfekte Biosensor.

Jesse Stricker und seine Kollegen von der Universität von Kalifornien in San Diego haben E.-Coli-Bakterien ein Licht aufgehen lassen: Dank einer geschickten Kombination von Gen-Schaltern, die die Forscher in die Einzeller einschleusten, leuchteten die Bakterien in regelmäßigen Abständen grün auf, sobald sie mit einer Zuckerlösung aus Arabinose in Kontakt kamen (siehe Video).

Nach einer Weile hörten die Bakterien wieder auf zu leuchten. Der Leucht-Rhythmus war gleichmäßig und ließ sich durch Temperatur und Nährlösung von außen beeinflussen, schreiben die Wissenschaftler im Fachmagazin " Nature".

Die blinkenden Bakterien sind nicht als Spielerei gedacht: Mit unterschiedlichsten Gen-Schaltern ausgestattet, könnten sie als biologische Sensoren eingesetzt werden, um kleinste Veränderungen in der Umgebung umgehend sichtbar machen. Ein solcher Gen-Schaltkreis könnte aber auch eingesetzt werden, um Menschen mit genetischen Störungen regelmäßig mit Wirkstoffen zu versorgen, hoffen die Forscher.

Um die E.-Coli-Bakterien in Blinkmikroben zu verwandeln, statteten die Wissenschaftler sie mit verschiedenen Zusatzgenen aus, die einen Rückkoppel-Schaltkreis bildeten. Eines der Gene war ein Verstärker, das das Ablesen eines anderen Gens erhöhte. Das andere Gen war eine Bremse und hatte genau den gegenteiligen Effekt. Zusätzlich fügten die Forscher noch ein Gen ein, das die Anleitung für ein grün leuchtendes Eiweiß aus Quallen enthielt - das sogenannte GFP (grün fluoreszierendes Protein). Für dessen Entdeckung war vor kurzem erst der Chemie-Nobelpreis verliehen worden.

Künftiges Ziel: Bakterien sollen synchron leuchten

Das GFP stand am Ende der Gen-Kaskade. Die neuen Erbgutabschnitte wurden anschließend so miteinander gekoppelt, dass die Zelle zuerst den Verstärker produzierte und erst dann, mit einer gewissen Verzögerung, die Bremse. Gestartet wurde der Zyklus durch die Zugabe des Zuckers namens Arabinose.

Sobald die Bakterien mit dem Zucker in Berührung kamen, kam die Gen-Kaskade in Gang: Die zunehmende Menge des Verstärkerproteins führte zu einem positiven Rückkopplungseffekt und beschleunigte sowohl die Bildung des Verstärkers als auch des GFP - mit der Folge, dass die Bakterien zu leuchten begannen. Nach einer gewissen Zeit stieg jedoch auch die Menge des Bremsproteins an. Überschritt sie eine gewisse Schwelle, setzte eine negative Rückkopplung ein und die Produktion von Verstärker, GFP und Bremsprotein wurde wieder gestoppt. Das bereits vorhandene GFP zersetzte sich und das Leuchten verschwand. Zugleich sank das Level der Steuerproteine - so lange, bis die Menge des Bremsproteins unter einen Schwellenwert geriet und der Zyklus von vorne begann.

Der Effekt war, dass die Bakterien oszillierend leuchteten, mit einem Rhythmus zwischen zwischen 13 und 58 Minuten - je nach Temperatur und Zuckerkonzentration. Allerdings startete das Leuchten bei den einzelnen Bakterien zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Die Forscher wollen daher noch versuchen, alle Bakterienzellen einer Kolonie so miteinander zu verschalten, dass sie synchron leuchten und so die Taktung der Uhr besser zu erkennen ist.

lub/ddp

blubber


Finde ich mal ne richtig starke Sache:
- E.coli haben wir alle in uns.
- wenn man die unter bestimmten Bedingungen zum Leuchten bringen kann (wie beschrieben am besten gleichzeitig), dann kann man sie vll auch dazu bringen bestimmte Stoffe zu produzieren bzw diese in bestimmten Situationen frei zu setzen.

Wär schon cool, wenn man irgendwann mal beispielsweise bei nem bestimmten Diabetiker kein Insulin mehr verabreichen müsste, da das seine E.coli Bakterien übernehmen.

[luhmän]

find ich mal ne richtig klasse. das istn schritt in die richtige richtung. man könnte es fast schon als grundlagenforschung bezeichnen da das nen konzept ist was in unglaublich vielen bereichen anwedung finden kann - ebenso wie das buckypaper.

[DeathAngel]

Genau man läuft durchne Lichtschranke und fällt tot um weil die manipuliert sind und die Bakterien dann irgendwas böses auslösen... Juhu ^^

[vincentI]

Wüsste nicht, wie Licht an Darmbakterien kommen sollte. Es geht auch eher um andere Faktoren wie beispielsweise Werte irgendeiner Substanz, wie z.B. verschiedene Zucker o.ä., auf welche die Bakterien reagieren.

[DeathAngel]

Du sprachst von automatischem auslösen...

Sicher cool statt ner Spritze im Arm ne Taschenlampe im Po damit die Bakterien auslösen ^^

[luhmän]

was du wieder fürn unfug faselst ^^

der zucker löst aus dass die leuchten. nich dass leuchten dass die was machen. ersetzt du also leuchtgedöns durch insulin dann produzieren die im optimalen fall zuckerspiegelabhängig mehr oder weniger insulin.

[vincentI]

Original von DeathAngel
Du sprachst von automatischem auslösen...

Sicher cool statt ner Spritze im Arm ne Taschenlampe im Po damit die Bakterien auslösen ^^

Müll, aber ganz viel davon. Wie es der luhmän schon sagt, die Bakterien leuchten, das Leuchten an sich wird durch was andres ausgelöst. Es ist auch nur n Beipsiel, das zeigt was geht. Leuchten kann man ja durch sonstwas ersetzen und Auslöser mit Sicherheit auch... Temp., pH-Wert, Gehalt irgendeines Stoffes ... wird denke mal alles machbar sein.