Biolumineszenz

[gelberfisch]

Guten Tag,
ich habe mir folgendes Problem gedacht und frage mich ob das richtig ist. Es ist ja theoretisch möglich über Geneditierung den Gencode für das Enzym Luciferase und Luciferin in die DNA eines Baumes einzubauen, sodass dieser leuchtet. Nun stellen sich für mich aber zwei Probleme auf. Einerseits hat die Pflanze dann einen größeren Ressourcenverbrauch, durch die für die Pflanze unnötige Bildung der Enzyme, wird dieser irgendwie ausgeglichen? Und wächst die Pflanze dann deswegen langsamer? Dann habe ich mich noch gefragt das wenn zwar die Gene in die DNA eingebaut wurden wie kann man dann der Pflanze sagen sie soll diese doch bitte auch auslesen und ein Protein bilden? Meine letzte Frage war ob diese Geneditierung nicht zu einem durcheinander in der Pflanze selber oder im Ökosystem führt?

Vielen Dank für die Antworten!

 

[cigouri]

Man hat die Gene für das Lucferin/Luciferase-System tatsächlich schon mittels rekombinanter Techniken in alle mögliche anderen Pflanzen (z. B. Tabak) und sogar in eine Katze ("glowing Kitty") überragen. Offenbar wachsen diese Organismen ganz normal. Ob es allerdings wirklich sinnvoll ist, oder nur Spielerei und Zeitvertreib ist meiner Meinung nach fraglich. Ins Ökosystem wird man diese GOMs wohl nicht entlassen.

 

[cigouri]

Du hattest ja noch andere Fragen gestellt.

Zunächst einmal: Von einer "Geneditierung" spricht man nur dann, wenn einzelne Basen, oder Gruppen einzelner Basen, zum Beispiel einzelne codons oder auch Gruppen einzelner codons verändert werden. Im Falle einer Übertragung ganzer Gene spricht man im Allgemeinen von einem "Gentransfer". Bei der Übertragung des Luciferin/Luciferase Systems werden Gene übertragen, also ist das ein Gentransfer und keine Geneditierung.

Da Tabakpflanzen, die das Luciferin/Luciferase System mit rekombinanten Methoden übertragen bekommen haben, normal wachsen, ist davon auszugehen, dass die Pflanze nicht durch höheren Ressourcenverbrauch metabolische Probleme bekommt.
Allerdings wurden diese Pflanzen in Labors erzeugt und "aufgezogen" wo sie optimal mit Nährstoffen und Mineralstoffen versorgt werden, optimales Licht bekommen und auch das Klima "auf Optimum" eingestellt wurde.
Es könnte sein, dass sie unter natürlichen Bedingungen solche Probleme, wie du sie ansprichst, bekämen.

Bei Gentransfers ist dem übertragenen Gen in der Regel auch noch ein mehr oder weniger starker Promotor vorgeschaltet (im Extremfall ist das der Enhancer-Promotor-Komplex des Cytomegalia-Virus, den nimmt man zum Beispiel dann, wenn man will, dass das Gen oder die Gene sehr stark exprimiert werden), Ich glaube aber, dass man bei den Gentransfers von Luciferin/Luciferase-Genen eher einen nicht ganz so starken Promotor nehmen wird, weiß es aber nicht genau.

Ein "Durcheinander" wie du es nennst ist immer ein potentielles Problem bei Gentransfers in eukaryotische Genome. Gerade bei Eukaryoten mit ihren ganzen Promotor-, Enhancer-, Silencer- und Isolator- Elementen und ihrem generell sehr komplexen Aufbau (mit Gengruppen, Genfamilien, transposablen Elementen usw.) besteht immer die Gefahr, dass bei einem Insert neuen genetischen Materials etwas "durcheinanderkommt".

Also ja, es kann durchaus, muss aber nicht notwendigerweise "etwas durcheinanderkommen", und es kann auch durchaus sein, dass das Probleme erzeugt. Die modernen CRISPR-Cas- Systeme erlauben allerdings ziemlich "punktgenaue" Geninsertionen in DNA-Bereiche, wo solche Probleme nicht oder weniger zu erwarten sind.

GMOs (genetically manipulated organisms) dieser Art (also Pflanzen/Tiere mit dem Luceferin/Luciferase-System) wird man wohl kaum in die Natur freisetzen, Wenn doch einmal versehentlich solche Pflanzen aus dem Labor in dem sie erzeugt wurden nach draußen gelangen würden, würden sie vermutlich nach ein paar Generationen von selbst verschwinden, da sie keinen selektiven Vorteil gegenüber den in der Natur vorkommenden "Wildtyp"-Pflanzen hätten.