DNA-Alphabet erweitert

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Science
05/20/2014

Forscher erweitern das Alphabet des Lebens

Alles Leben auf der Erde basiert auf DNA, die aus vier Basen aufgebaut ist. Forscher haben jetzt einen Organismus erschaffen, dessen DNA zusätzliche Bausteine enthält.

A, C, G und T, das sind die vier Buchstaben, aus denen der DNA-Code jedes Lebewesens auf der Erde besteht. Sie stehen für die Nukleinbasen Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin, aus denen jede DNA aufgebaut ist. US-Forscher haben jetzt ein modifiziertes E. coli-Bakterium erschaffen, dessen DNA zwei zusätzliche Basen enthält, nämlich "d5SICS" und "dNaM", berichtet Nature. Die Buchstaben, die den neuen Bausteinen zugewiesen wurden sind X und Y. Die Basen in der DNA passen immer paarweise zusammen, so ergeben sich normalerweise Bindungen zwischen A und T sowie zwischen C und G. Bei dem manipulierten E. coli-Organismus kommt mit X und Y eine weitere Paarung dazu.

Die Forscher haben ein Bakterium geschaffen, das in der Lage ist, synthetische Vorstufen zu den Nukleinbasen X und Y aufzunehmen. Zudem wurde ein zusätzliches Basenpaar künstlich in das Genom der Zelle eingefügt, wodurch der Organismus rund fünf Millionen normale Basenpaare sowie ein X-Y-Gespann enthält. Wird das Bakterium in einer Umgebung, die Vorstufen für X und Y enthält, zur Teilung angeregt, zeigt sich, dass die beiden zusätzlichen Basen bei der Zellteilung korrekt repliziert werden können. Beide entstehenden Zellen sind stabil und enthalten Erbgut mit sechs Basen. Werden die künstlichen Vorstufen der neuen Basen jedoch aus der Umgebung entfernt, tilgen die Zellen die Neuankömmlinge auch aus ihrem Erbgut: Die Bakterien kehren zu ihrem Normalzustand mit vier Basen zurück. Diese Abhängigkeit von bestimmten Ausgangsstoffen fungiert auch als Sicherheitsmechanismus. Die manipulierten Zellen könnten in freier Wildbahn nicht überleben.

Die zusätzlichen Basen codieren derzeit nicht für Proteine, erfüllen in dem manipulierten Organismus also keine Funktion. Die Forscher wollen in einem nächsten Schritt aber ein Bakterium schaffen, das etwas mit der Paarung X-Y anzufangen weiß. Die WIssenschaftler erwarten sich von der Erforschung neuer DNA-Formen längerfristig Organismen, die neue Medikamente oder Nanomaterialien herstellen. Die Erschaffung gänzlich neuartiger Zellen, die in der Natur so nicht vorkommen, ist ebenfalls möglich. Bis dahin ist es laut den verantwortlichen Forschern aber noch ein langer Weg.