Vom Gen zum Protein in Zellkulturzellen
Kurs für Schülergruppen

Experimente

• Isolierung von Plasmid-DNA
• Transformation von DNA in Zellkulturzellen
• Fluoreszenzmikroskopie
• Restriktionsanalyse von DNA
• Polymerase-Kettenreaktion (PCR)
• Agarosegel-Elektrophorese

Zellkulturen sind Modellsysteme zur Untersuchung von grundlegenden biologischen Mechanismen in nur einem Zelltyp und spielen deswegen eine wichtige Rolle in der medizinischen Forschung. Fluoreszenzproteine werden eingesetzt, um zeitliche und räumliche Vorgänge in der Zelle genau zu erfassen. Das grün fluoreszierende Protein (GFP) und das rot fluoreszierende Protein (RFP) sind nur zwei Vertreter, die in der Grundlagenforschung häufig zum Einsatz kommen, oft als sogenannte Reportergene, mit deren Hilfe Genexpression nachgewiesen werden kann. Die Teilnehmenden isolieren aus einer Bakterienkultur die Plasmid-DNA, wobei sie nicht wissen, welches Gen, GFP oder RFP, darauf codiert vorliegt. Mit Hilfe von Restriktionsenzymen und einer Multiplex-PCR beantworten sie diese Frage. Durch den Transfer der isolierten DNA in Säugerzellen werden die Zellen zum Leuchten gebracht. So lässt sich der Nachweis erbringen, ob das RFP- oder das GFP-Gen isoliert wurde. Digitale Anwendungen sind in der biologischen Forschung ein alltägliches Arbeitsmittel. Daher untersuchen die Teilnehmenden die Plasmidkarten, auf denen die Gene codiert vorliegen, mit bioinformatischen Programmen auf gemeinsame und unterschiedliche Restriktionsschnittstellen, schneiden die Plasmid-DNA und führen eine virtuelle Gelelektrophorese durch.

Unterrichtsbezug

Säugerzellkultur; gentechnische Methoden; Fluoreszenz