Vektor (Gentechnik)
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In der Gentechnik und der Biotechnologie versteht man unter einem Vektor ein Transportvehikel zur Übertragung einer Fremd-Nukleinsäure (oft DNA) in eine Empfängerzelle. Als Vektoren werden meist Plasmide, modifizierte Viren (z.B. Bakteriophagen oder Retroviren), Cosmide oder YACs verwendet. Ziel der Verwendung eines Vektors ist das Einbringen der Fremd-Nukleinsäure in die Empfängerzelle, um z. B. das Klonieren eines bestimmten DNA-Abschnittes zu ermöglichen.
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[Bearbeiten] Eignung eines Vektors
Verschiedene Vektoren können gemäß der gegebenen Rahmenbedingungen eine unterschiedliche Eignung als Transportvehikel aufweisen. Der Vektor sollte sich möglichst einfach in die Empfängerzelle einschleusen lassen (hierbei spielt unter anderem die spezifische Immunabwehr eine Rolle) und er sollte sich unabhängig von deren Hauptgenom replizieren können, um eine starke Vermehrung zu gewährleisten.
| DNA-Vektor | max. Kapazität in kilobasenpaare (kbp) | Grund |
| Plasmide | 10-15 kbp | sonst keine Ringbildung |
| Phagen (Lambda) | < 25 kbp | sonst keine Verpackung |
| Cosmide | 35-52 kbp | sonst keine Verpackung |
| Phage P1 | ca. 90 kbp | ? |
| BACs | 100-300 kbp | ? |
| PACs | 100-300 kbp | ? |
| YACs | 200-800 kbp | Instabilität bei Mitose und Meiose |
[Bearbeiten] Vektortypen
Vektoren werden nach den Lebewesen, die sie in sich tragen, in verschieden Typen eingeteilt. Jeder Typ hat bestimmte Eigenschaften und sagt dadurch einiges über die Eignung des Vektors aus.
[Bearbeiten] Plasmidvektoren
Plasmidvektoren sind Vektoren, die aus Plasmiden gewonnen werden. Häufig tragen Prokaryoten Plasmide, jedoch auch einige Eukaryoten. Die am meisten verwendete Wirtszelle für Plasmidvektoren ist das Bakterium Escherichia coli. Dieses Bakterium zählt wohl zu den am stärksten verwendeten Lebewesen in der Gentechnik.
Die Vorteile von Plasmidvektoren sind klar: Sie sind einfach zu verwenden, da sie klein sind und leicht aus der Zelle gewonnen werden können. Außerdem sind Plasmide für das Überleben der Zelle nicht unbedingt notwendig. Ein Eingriff hat daher selten Auswirkungen auf die Wirtszelle.
Um Plasmidvektoren verwenden zu können, müssen die natürlich vorkommenden Plasmide erheblich verändert werden. Aus der riesigen Anzahl kann man sich ein geeignetes Molekül aussuchen. Besonders beliebt sind Resistenzplasmide, da sie sehr leicht mit einem Antibiotikum selektioniert werden können.
Der Hauptnachteil von Plasmidvektoren besteht in ihrer geringen Kapazität: Schon bei einem DNA-Fragment von 5 kb Länge nimmt die Effektivität der Klonierung ab. Die maximal mögliche Länge liegt bei 10-15 kb. Da in vielen Fällen längere Sequenzen kloniert werden, ist man auf andere Vektoren angewiesen.
[Bearbeiten] Bakteriophagenvektoren
Bakteriophagen (kurz: „Phagen“) sind Viren, welche Bakterien befallen. Sie werden nach ihrer Wirtszelle in verschiedene Gruppen eingeteilt.
Die Verwendung von Bakteriophagenvektoren beruht auf dem lysogenen Zyklus der Phagen. Viren lassen sich in virulente und temperente einteilen. Virulente Viren haben einen lytischen Zyklus, das heißt sie dringen in ihre Wirtszelle ein und veranlassen diese zur Bildung neuer Viren. Temperente Viren haben einen lysogenen Zyklus, sie bauen ihr Genom in das der Wirtszelle ein.
Darin liegt das Interesse der Forscher. Durch den Einbau des Virusgenoms kann auch ein zu untersuchendes DNA-Fragment in die Zelle eingeschleust werden.
[Bearbeiten] Cosmide
Durch die Überschneidung von Plasmiden mit den kohäsiven Enden der Bakteriophagen-DNA erhält man so genannte Cosmide.
Man verwendet dazu den Bakteriophagen Lambda. Dessen Genom hat kurze einzelsträngige Enden, die zueinander komplementär sind und sich so zu einem Ring schließen können. Diese Enden werden als cos-Region (engl. cohesiv-sites: kohäsive Enden) bezeichnet.
Der große Vorteil von Cosmiden im Gegensatz zu Plasmidvektoren besteht darin, dass sie selbst wesentlich kürzer sind und daher eine größere Aufnahmekapazität besitzen. Cosmide können Abschnitte bis etwa 47 kb Länge aufnehmen und übertreffen dadurch sogar Phagenvektoren.
Verarbeitet werden Cosmide wie Bakteriophagenvektoren. Da sie jedoch keine Phagengene enthalten, verhalten sie sich in der Wirtszelle wie Plasmide. Dies macht sie zu sehr attraktiven Vektoren. Jedoch sind Cosmide schwer handzuhaben, wodurch die Vorteile wieder ausgeglichen werden.
[Bearbeiten] Phasmide
Phasmide funktionieren ähnlich wie Cosmide, sind also ebenfalls Hybridvektoren aus Plasmid und Phage, jedoch bleibt dabei die Plasmidfunktion bestehen und wird exprimiert.
[Bearbeiten] Literatur
D.S.T. Nicholl: Gentechnische Methoden (ISBN 3-86025-298-4; 178 Seiten) Einführung in allgemeine gentechnische Bereiche.
