Gentechnisch veränderte Pflanzen erzeugen große Mengen antibiotisch-wirksamer Proteine Tabakpflanzen gegen Infektionen - scinexx | Das Wissensmagazin
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Gentechnisch veränderte Pflanzen erzeugen große Mengen antibiotisch-wirksamer Proteine

Tabakpflanzen gegen Infektionen

Immer mehr Krankheitserreger sind gegen Antibiotika resistent. Auf der Suche nach Alternativen haben Wissenschaftler spezielle Viren, die Bakterien befallen, ins Visier genommen. Die Viren-Proteine besitzen eine gute antibiotische Wirkung und lassen sich durch gentechnisch veränderte Pflanzen kostengünstig in großer Menge produzieren und aufreinigen.

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Viele schwere Erkrankungen beim Menschen werden durch Bakterien ausgelöst. Ein solches Bakterium ist Streptococcus pyogenes, der Erreger verschiedener Atemwegs- und Hautkrankheiten. Dieser Krankheitserreger kann durch spezifische Viren – so genannte Bakteriophagen – befallen werden, die das Bakterium am Ende des viralen Vermehrungszyklus auflösen. Dieser Prozess wird durch so genannte Lysine hervorgerufen, wie beispielsweise das Protein „PlyGBS“, das spezifisch gegen einige Bakterienstämme der Gattung Streptococcus wirkt.

Lysine lösen Bakterien auf

Wissenschaftler um Ralph Bock am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam-Golm ist es nun gelungen, das Gen für dieses Lysin in Chloroplasten der Tabakpflanze einzufügen. Dort produziert es Lysin in großer Menge. „Bis zu 70 Prozent des gesamten Proteins der Pflanze ist Lysin“ erklärt Melanie Oey, Doktorandin in der Arbeitsgruppe von Bock. „Darüber hinaus erweist es als sehr stabil gegenüber abbauenden Enzymen – vermutlich einer der Gründe für den enorm hohen Anteil am Gesamtprotein – und in Tests an Bakterienkulturen als hoch wirksam“.

Chloroplasten als Produktionsort

Chloroplasten, die Orte der Photosynthese in der pflanzlichen Zelle, eignen sich als Produktionsort für Eiweiße besonders gut, da sie über eigene Erbinformation, verfügen und in vielen Exemplaren pro Zelle vorkommen. Die Max-Planck-Wissenschaftler arbeiten seit Jahren an der Entwicklung und Verfeinerung von Verfahren, mit denen die Erbinformation für neue Proteine in das Genom der Chloroplasten eingebracht werden kann. Dabei werden die neuen Gene auf der Oberfläche von mikroskopisch kleinen Goldpartikelchen fixiert und mit einer Kanone in die Chloroplasten geschossen.

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Durch das Vorhandensein vieler Chloroplasten pro Zelle können die gewünschten Proteine in größerer Menge angereichert werden als beim Einbau der entsprechenden Gene in das Genom des Zellkerns. Darüber hinaus werden Chloroplasten in den meisten Pflanzenfamilien nur von der Mutterpflanze an die folgende Generation weiter gegeben und sind nicht im Pollen enthalten – ein großer Vorteil bei der Verhinderung von ungewollten Auskreuzungen der gentechnischen Veränderung.

Der Einsatz von Viren zur Bekämpfung von Bakterien ist nicht neu, bereits Anfang des letzten Jahrhunderts wurde mit Bakteriophagen zur Bekämpfung von Bakterien experimentiert. Antibakterielle Virenproteine in Pflanzen herzustellen und anschließend aufzureinigen, stellt hingegen einen innovativen und sehr vielversprechenden Ansatz für die Bekämpfung antibiotikaresistenter Bakterien dar.

(MPG, 30.10.2008 – NPO)

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