Im Folgenden wollen jetzt die Klonierung und die gentechnische Expression des Insulinproteins planen. Hierbei werden wir mit den gleichen Datenbanken und Softwareprogrammen arbeiten, die auch in der professionellen Forschung eingesetzt werden.
Als erstes wollen wir uns die Gensequenz des Insulingens etwas genauer anschauen:
Hierzu recherchieren wir die Sequenz des humanen Insulingens in der Datenbank des National Institutes of Health (NCBI). Gehen sie hier hierzu auf die folgende Seite:
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore .
Durch die Eingabe des Begriffes "Insulin" erhalten sie 38024 Einträge. Das sind recht viele Sequenzen. Diese Auswahl wollen wir zunächst etwas einschränken. In der rechten Spalte kann man die Auswahl auf den Organismus beschränken, für den man sich interessiert. Da wir die Sequenz des menschlichen Insulingens suchen, klicken wir auf "Human". Dies schränkt die Auswahl möglicher Sequenzen bereits auf ca. 5000 Sequenzen ein. Das sind zwar immer noch recht viele Sequenzen, doch gleich als ersten Treffer erhalten wir "Human insulin gene, complete cds". Cds steht für "complete coding sequence" und beinhaltet somit die gesamte chromosomale DNA Sequenz des humanen Insulin Gens. Diese suchen wir. Klicken Sie hier drauf !
Nun erhalten sie ein umfassendes Datenblatt mit allen möglichen Informationen zu diesem Gen, unter anderem wann, von wem und in welchem wissenschaftlichen Journal die komplette, vorliegende Sequenz das erste mal publiziert wurde.
Ganz am Ende finden sie die tatsächliche Gensequenz dieses Proteins. Diese besteht - wie sie hoffentlich wissen - aus einer Abfolge der Nukleotide A, T, G und C.
Publikationen in wissenschaftlichen Magazinen sind der Maßstab, an welchem in der heutigen Wissenschaft ein Forscher gemessen wird. Unter diesen Magazinen gibt es jedoch deutliche Qualitätsunterschiede. Es gibt eine regelrechte Hierarchie, wie hoch der Einfluss eines bestimmten Magazins ist (Impact factors). Je höher der Impact factor eines Magazins, desto schwieriger ist es in einem solchen Magazin zu publizieren, und desto ruhmreicher ist diese Publikation für den jeweiligen Wissenschaftler. Eine Publikation in einem Top Journal wie "Nature" oder "Science" kommt für den Author/die Authorin einem wissenschaftlichen Ritterschlag gleich.
Wenn Sie sich die Autorenliste einer solchen Publikation anschauen, sind 2 Namen besonders wichtig: Der erste Name ist der sogenannte Erstautor. Das ist die Person, die die dokumentierten Experimente tatsächlich durchgeführt hat. Das ist meist ein Doktorand oder wissenschaftlicher Angestellter. Der letzte Name ist der Name des Chefs, des Lehrstuhlinhabers, Gruppenleiters oder Institutchefs, also von der Person, die die Forschungsgelder beanttragt hat oder selber bereitstellt und daher die Verantwortung über das Projekt trägt.
Aufgabe 1
a) Was versteht man unter einem Gen? Schlagen sie in einem Lehrbuch oder im Internet nach. Prägen sie sich eine einfache Definition dieses Begriffes ein!
b) Wofür stehen die (Anfangs-)Buchstaben A, T, G, und C in einer Nukleotidsequenz?
c) Aus wievielen Basenpaaren (bp) besteht die vollständige Gensequenz des humanen Insulingens? Gehen sie hierbei von der mRNA Sequenz des humanen Insulins aus!
d) Kopieren sie die ersten 30 Basenpaare der Gensequenz des humanen Insulins und fügen sie diese der Antwort zu dieser Frage (Blog, Heft) bei.
e) Für welche Aminosäuren codieren diese ersten 30 Basenpaare? Leiten sie aus der Nukleotidsequenz die Aminosäuresequenz ab, welche durch diese 30 Basenpaare codiert wird. Nehmen sie hierzu den genetischen Code zu Hilfe und markieren sie in dieser Sequenz das N-terminale und C-terminale Ende.
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| Der genetische Code (Quelle: Wikipedia) |
f) Stimmt diese Sequenz mit der recherchierten Aminosäuresequenz (vgl. Lektion 3) überein? Wenn nicht: Wie können Sie sich diese Diskrepanz erklären ?