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Das COHEN-BOYER-Experiment

Was ist Gentechnik?

1973 war die Geburtsstunde der Gentechnik. Stanley Norman Cohen und Herbert Wayne Boyer gelang es, ein Antibiotikaresistenz-Gen von einem Bakterium auf ein anderes zu übertragen. Sie benutzten dazu zwei Stämme des Bakteriums Escherichia coli. Der eine Stamm war resistent gegen das Antibiotikum Tetracyclin, der andere Stamm war resistent gegen das Antibiotikum Kanamycin. Die Ursache dieser Antibiotika-Resistenzen fand man auf sogenannten Plasmiden. Das sind kleine DNA-Ringe in den Bakterienzellen, die nur sehr wenige Gene enthalten. Diese Gene sind nicht direkt überlebenswichtig für die Bakterien, statten die Bakterien aber mit zusätzlichen vorteilhaften Eigenschaften aus wie zum Beispiel Resistenz gegen bestimmte Antibiotika.

Die folgende schematische Darstellung zeigt das Experiment von Cohen und Boyer in groben Zügen.

Das COHEN-BOYER-Experiment, schematische Darstellung

Das COHEN-BOYER-Experiment

Schritt 1:

Cohen und Boyer isolierten in zwei getrennten Ansätzen die Plasmide aus den Bakterien. So erhielten sie in einem Reagenzglas die Plasmide mit dem Gen für die Tetracyclin-Resistenz (gelb gezeichnet), und in einem anderen Reagenzglas die Plasmide mit dem Gen für die Kanamycin-Resistenz (orange gezeichnet).

Schritt 2:

Mit einem speziellen Enzym, einer Restriktionsendonuclease, schnitten die beiden Forscher die Plasmide auf. Die Restriktionsendonuclease wurde so gewählt, dass die beiden Resistenzgene nicht beschädigt wurden. Auf diese Weise konnte das intakte Tetracyclinresistenz-Gen aus dem Plasmid isoliert werden.

Schritt 3

Da zum Herausschneiden des "gelben" Gens und zum Aufschneiden des "orangen" Plasmids die gleiche Restriktionsendonuclease ("DNA-Schere") benutzt wurde, passten die Basen an den Schnittstellen komplementär zueinander.

Schritt 4

Das Tetracyclinresistenz-Gen konnte dann in das geöffnete Plasmid für Kanamycin-Resistenz eingesetzt werden.

Die derart behandelten Plasmide führten die beiden Forscher dann wieder in E. coli-Bakterien ein - und tatsächlich waren diese Bakterien jetzt resistent gegen beide Antibiotika.