idw – Informationsdienst Wissenschaft
Nachrichten, Termine, Experten
Nachrichten, Termine, Experten
So wie in Bäckereien Hefepilze als einzellige Helfer arbeiten, gehört das Bakterium Escherischia coli in jedes biotechnologische Labor. Ein Team um Prof. Dr. Barbara Di Ventura, Professorin für biologische Signalforschung an der Universität Freiburg, hat ein neues so genanntes optogenetisches Werkzeug entwickelt, das eine Standardmethode der Biotechnologie vereinfacht: Anstatt wie bisher den Bakterien Zucker zuführen zu müssen, können die Forschenden sie nun einfach mit Licht bestrahlen. Ihre Ergebnisse veröffentlichten Di Ventura, Prof. Dr. Mustafa Hani Khammash von der ETH Zürich und ihre Teams mit den Erstautoren Edoardo Romano und Dr. Armin Baumschlager, in Nature Chemical Biology.
„Wir haben das neue System BLADE – blue light-inducible AraC dimers in Escherichia coli – genannt“, erklärt Romano. Der PBAD Promoter ist ein Bestandteil eines genetischen Schaltkreises, der die Verstoffwechselung des Zuckers Arabinose in Bakterien regelt. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verwenden PBAD, um die Expression bestimmter Gene in dem Bakterium E. coli zu steuern. So lassen sich gezielt Proteine produzieren und Signalvorgänge in den Bakterien erforschen. „Dieses neue lichtgesteuerte Konstrukt kann Arabinose-Systeme ersetzen. Das soll die Nutzung von Optogenetik für die Mikrobiologie vereinfachen“, erklärt Di Ventura, die Mitglied im Exzellenzcluster CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies und bei BIOSS – Centre for Biological Signalling Studies ist.
Die Optogenetik nutzt Proteine, die auf Licht reagieren, um Zellfunktionen zu steuern. „BLADE soll in der Synthetischen Biologie, Mikrobiologie und Biotechnologie zum Einsatz kommen. Wir zeigen, unser Werkzeug lässt sich zielgerichtet anwenden, ist schnell und reversibel.“, kommentiert Di Ventura. Um nachzuweisen, wie präzise BLADE auf Licht anspricht, erstellten Di Ventura und ihre Team Bakteriografien: Bilder, die von Bakterienkulturen erzeugt werden. BLADE besteht aus einem lichtsensiblen Molekül und einem Transkriptionsfaktor: ein Protein, dass die DNA an einer sogenannten Promoterregion bindet, und steuert, ob das entsprechende Gen von der Zellmaschinerie gelesen wird. Die Forschenden fügten an dieser Stelle ein Gen für ein fluoreszierendes Protein ein, um die Bakteriografien zu erstellen.
Durch die die Maske eines auf einem Petrischalen-Deckel geklebten Fotos hindurch, belichteten die Freiburger Wissenschaftler den Bakterienrasen. An der Stelle, an der die Bakterien beleuchtet wurden, fluoreszierten sie, weil BLADE aktiviert wurde: Die Bilder entstanden unter dem Fluoreszenzmikroskop. In einem anderen Experiment steuerten die Forschenden mit BLADE Gene, welche die Kolibakterien länglicher, dicker und stäbchenförmig machten. Die Veränderungen ließen sich sogar rückgängig machen: Die Zellen nahmen nach vier Stunden ohne Licht wieder ihre ursprüngliche Form an. Auf diese Weise lassen sich viele andere Gene mit dem System untersuchen – auch Gene, die nicht aus E. coli stammen.
Di Ventura hat eine der Kernprofessuren am BIOSS – Centre for Biological Signalling Studies und koordiniert den Forschungsbereich C: Wiederaufbau und Biotechnologie. Im Exzellenzcluster CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies ist Di Ventura an der Entwicklung von sogenannten „Control-of-Function“-Technologien wie etwa optogenetischen Werkzeugen beteiligt.
CIBSS – Centre for Integrative Biological Signalling Studies
https://www.cibss.uni-freiburg.de
BIOSS – Centre for Biological Signalling Studies
https://www.bioss.uni-freiburg.de
Prof. Dr. Babara Di Ventura
Institut für Biologie II
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Tel.: 0761/203-2764
E-Mail: barbara.diventura@biologie.uni-freiburg.de
Romano, E., Baumschlager, A, Akmeric, E., Palanisamy, N., Houmani, M., Schmidt, G., Öztürk, M.A., Ernst, L., Khammash, M., Di Ventura, B. (2021): Engineering AraC to make it responsive to light instead of arabinose. In: Nature Chemical Biology- DOI: 10.1038/s41589-021-00787-6
https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2021/umsteigen-auf-licht
Criteria of this press release:
Journalists
Biology
transregional, national
Research projects, Scientific Publications
German
You can combine search terms with and, or and/or not, e.g. Philo not logy.
You can use brackets to separate combinations from each other, e.g. (Philo not logy) or (Psycho and logy).
Coherent groups of words will be located as complete phrases if you put them into quotation marks, e.g. “Federal Republic of Germany”.
You can also use the advanced search without entering search terms. It will then follow the criteria you have selected (e.g. country or subject area).
If you have not selected any criteria in a given category, the entire category will be searched (e.g. all subject areas or all countries).
