US-Forscher erschaffen Design- Chromosom

Am Computer entworfen, im Labor gebaut: So entstand die Struktur aus der Bäckerhefe

Baltimore. Chromosomen tragen die Erbinformationen von Lebewesen – Wissenschaftlern ist es nun gelungen, eine solche Struktur aus der Bäckerhefe nachzubauen. Das Designer-Chromosom sei voll funktionsfähig, Hefezellen mit ihm unterschieden sich nicht von natürlichen Hefezellen, berichten die Forscher im Fachblatt „Science“. Ziel der Methode sei es, künftig gezielt Lebewesen zu entwerfen, die bestimmte Kraftstoffe, Arzneimittel oder andere Substanzen herstellen.

Als Chromosomen werden die Strukturen in den Zellen bezeichnet, die die Gene – die Erbinformationen – des jeweiligen Lebewesens enthalten. Menschen haben 23 Chromosomen-Paare, die gewöhnliche Bäckerhefe hat 16. Dank der raschen technologischen Fortschritte und der sinkenden Kosten bei der Synthese von DNA haben Wissenschaftler in den vergangenen Jahren bereits einige bakterielle Chromosomen und Erbgut von Viren im Labor nachgebaut. Mit dem Chromosom der Hefe sei nun erstmals ein Chromosom eines eukaryotischen Lebewesens synthetisch hergestellt worden, schreiben die Forscher. Unter diesem Begriff werden Lebewesen mit einem Zellkern in den Zellen zusammengefasst – etwa Pflanzen, Tiere oder Pilze. Sie werden in der Biologie von den Prokaryoten unterschieden, zu denen Bakterien und Archaebakterien gehören.

Das Forscherteam um Jef De Boeke von der Johns Hopkins University in Baltimore (US-Staat Maryland) baute das Chromosom III der Hefe nach, das drittkleinste der 16 Chromosomen. Die Abfolge seiner Bausteine (mehr als 316.000 Basenpaare) ist seit mehr als 20 Jahren bekannt. Die Forscher entfernten zunächst im Computer alle überflüssigen oder sich wiederholenden Abschnitte. Sie fügten aber auch einige Basenpaare hinzu. Diese dienten als Markierung oder dazu, bestimmte Gene später zu löschen oder zu verändern.

Anschließend machten sie sich daran, das Chromosom basierend auf dieser Sequenz zu synthetisieren. Die gesamte Konstruktion dauerte sieben Jahre. Das fertige „snyIII“ ist mit gut 272.000 Bausteinen etwas kleiner als sein natürliches Gegenstück. Es funktioniert allerdings offenbar genauso. Die Entwicklung, so die Forscher, lasse es bald möglich erscheinen, neue eukaryotische Genome, inklusive denen von Pflanzen und Tieren, mit synthetischen Chromosomen zu bauen.