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24.12.09 · 14:54 Uhr

Die Biotechnologie will auch ein Stück vom weihnachtlichen Kuchen

Kategorie: Naturwissenschaften  ·  Kommentare: 2

Wie es scheint, ist die Biotechnologie endlich dort angekommen, wo die große Kohle zu machen ist: Weihnachten, vor allem Weihnachtsschmuck. Das muss man jedenfalls schließen, wenn man zwei Paper von Santa Claes, Jeremy Elf und Kollegen liest, die die Gruppe 2006 und 2008 im angesehenen Journal PNASNP [1] veröffentlicht hat.

Im ersten Artikel von 2006, "Heterologous expression and functional characterization of the Santa Hoho2 gene", beschreiben die Autoren die Entdeckung eines Gens in der Datenbank des Neandertalergenoms, das eine große Ähnlichkeit mit dem menschlichen Keratingen KRT6B aufweist. Das Gen wurde darum "Human ortholog for hair ougmentation 2", oder kurz Hoho2 genannt.
Es war der Gruppe möglich, das Gen in den Vektor pXmas zu klonieren und im Modellbakterium Escherichia coli das Protein zu exprimieren. Offensichtlich entsteht dabei auch eine kürzere Variante des Proteins, die durch eine autokatalytische Spaltung erzeugt wird, genannt "Hoho2 related molecular protein factor", kurz Hrmpf.
Überraschenderweise erzeugt die heterologe Expression von Hoho2 in E. coli einen deutlichen Phänotyp, der unter dem Mikroskop sichtbar wird: die Bakterien erzeugen lange polymere Fäden des Proteins, die wild in alle Richtungen wuchern.

Das bakterielle System ist zwar hilfreich bei den ersten Versuchen mit einem neuen Gen, doch es war auch wichtig, seine Funktion in komplexeren Systemen zu untersuchen. Die Forschergruppe erzeugte darauf transgene Zellkulturen und schließlich ein transgenes Individuum des Rentiers Rangifer tarandus, das in der Grundlagenforschung bisher viel zu kurz kam. Hier zeigte sich, dass das Hoho2-Genprodukt hauptsächlich in der Haut produziert wird, und dort durch stark erhöhte Follikelaktivität ein verstärktes Haarwachstum stattfindet.
Schließlich war es den Autoren auch möglich, einem Freiwilligen per Hoho2-Gentherapie (obwohl sich die Gruppe hier bezeichnenderweise über Details der Methode ausschweigt) zu einem großartigen weißen Rauschebart zu verhelfen [2].
Während sich das Paper wie unzählige weitere der Grundlagenforschung liest, ist das eigentliche Ziel meiner Meinung nach ein anderes. Man stelle sich vor: Jeder kann zur Weihnachtszeit einen echte weißen Bart haben, der innerhalb kürzester Zeit wächst! Nie wieder wird die Tante als falscher Weihnachtsmann enttarnt, weil das Kind am umgebundenen Bart zieht - die Tante kann sich einen echten Bart wachsen lassen! Mit ein wenig mehr Aufwand ist es der Gruppe sicher auch möglich, die Expression des Bartproteins so zu steuern, dass nur saisonal zur Weihnachtszeit ein Bart wächst - ein Abrasieren der weißen Pracht wäre über das Jahr dann unnötig! Eins ist jedenfalls klar, das Gen wird sich praktisch von selbst verkaufen, auf Kosten der Kostümhändler.

Noch deutlicher wird der kommerzielle Hintergedanke der Gruppe von Jeremy Elf im zweiten Paper von 2008, "Metabolic engineering of Picea abies for receptor mediated induction of fluorescence and olfactory signaling". Womit wird in der Weihnachtszeit so richtig Kohle gemacht? Genau, mit der Beleuchtung! Wie wäre es, wenn man in Zukunft nicht mehr einen Weihnachtsbaum und zusätzlich kilometerweise Lichterketten kaufen müsste, die eh nur ein Jahr lang funktionieren? Die Lösung ist eigentlich ganz einfach, und deren Grundlage wurde letztes Jahr sogar mit dem Nobelpreis belohnt: fluoreszierende Proteine! Die Forscher erzeugten eine transgene Linie von Fichte (Picea abies), die die verschieden farbigen Proteine mTwinkie (gelb), mSnoBalls (pink) und mWonderbread (weiß) in den Chloroplasten aller grünen Zellen des Baum produzieren. Die plastidäre Expression sollte auch GVO-Gegner beruhigen, da so die Verbreitung der Transgene per Pollen unmöglich wird.
Zusätzlich zu den bunten Lichtern haben die Forscher dem Baum gleich auch noch die Möglichkeit mitgegeben, weihnachtliche Düfte zu produzieren. Der pflanzliche Sekundärstoffwechsel war ein willkommenere Ausgangspunkt, um beispielsweise aus dem Zwischenprodukt Zimtsäure das nach Zimt duftenende trans-Cinnamaldehyd herzustellen, sowie über weitere metabolische Wege 6-gingerol (Ingwerduft) und Methyl-salicylat (Minzduft).
Damit nicht genug, haben die Autoren auch noch einen passenden Schalter für Licht und Duft in die Fichte mit eingebaut: Nach der Transplantation der Tympanalorgane (die Hörorgane) der Wüstenheuschrecke Schistocerca gregaria in das Stammzellgewebe der Fichte (mit einhergehender Behandlung mit immunosuppresiven Medikamenten, um eine Abstoßung zu vermeiden) wurde ein Signalweg eingerichtet, der die Produktion von Licht und Düften anregt, gesteuert von Geräuschen. In diesem Fall wurde der Baum gestimmt auf Weihnachtslieder singende Kinder.
Hier, zwei Jahre nach dem ersten Paper, machen die Autoren gar keinen Hehl mehr daraus, dass das Ziel ihrer Arbeit eigentlich nur eins ist: Kohle scheffeln, jede Menge davon.

The North Pole Economic Development Council has accordingly made a concerted effort to roll out financial and regulatory support for expansion into the areas of synthetic biology, systems biology, tissue engineering, metabolic engineering and cleantech with a focus on near-term commercial applications.

Ich hoffe, dass mit meinem Aufdecken der Machenschaften dieser miesen Forschertruppe vom Nordpol deren finstere Vorhaben vereitelt werden können!

Es lohnt sich übrigens, beide Paper im Original zu lesen. Besonders auch bei den Literaturreferenzen zeigt sich, wie intensiv sich die Autoren mit den relevanten Quellen auseinander gesetzt haben [3]!

[1] Proceedings of the National Academy of Sciences, North Pole.
[2] Eine Idee für eine weitere Studie wäre zu untersuchen, ob die stark behaarten Füße der Hobbits auf ein Mutationsereignis und darauf beruhende Fehlexpression von Hoho2 in der Entwicklung dieser Population zurückgehen.
[3] Unter anderem zitiert das Paper von 2008 auch einen gewissen Myers, P. Z.

[4] Wer es bis jetzt noch nicht mitbekommen hat, es handelt sich um Weihnachtsgrüße, die als wissenschaftliche Paper aufgemacht sind. Sie stammen von der Firma DNA 2.0, die Software und Technologie zur DNA-Synthese bereitstellt und auch in beiden Papern mit ihren Methoden vertreten ist.

Und damit wünsche ich allen Leserinnen und Lesern frohe Weihnachten!

» von Alexander Knoll

 

Autor: Alexander· 2 Kommentare· Permalink· Trackback-URL

Tags: Biotechnologie· Humor· Paper· Santa· Weihnachten