Wissenschaft

Gründe, warum E. coli für die Klonierung von Genen verwendet wird

Der Mikroorganismus Escherichia coli (E. coli) hat eine lange Geschichte in der Biotechnologieindustrie und ist nach wie vor der Mikroorganismus der Wahl für die meisten Experimente zum Klonen von Genen .

Obwohl E. coli in der Allgemeinbevölkerung für die infektiöse Natur eines bestimmten Stammes bekannt ist (O157: H7), wissen nur wenige, wie vielseitig und weit verbreitet es in der Forschung als gemeinsamer Wirt für rekombinante DNA ist (neue genetische Kombinationen aus verschiedene Arten oder Quellen).

Das Folgende sind die häufigsten Gründe, warum E. coli ein Werkzeug ist, das von Genetikern verwendet wird.

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Genetische Einfachheit

Bakterien sind aufgrund ihrer im Vergleich zu Eukaryoten relativ kleinen Genomgröße (mit einem Kern und membrangebundenen Organellen) nützliche Werkzeuge für die Genforschung. E. coli-Zellen haben nur ungefähr 4.400 Gene, während das Humangenomprojekt festgestellt hat, dass Menschen ungefähr 30.000 Gene enthalten.

Außerdem leben Bakterien (einschließlich E. coli) ihr ganzes Leben in einem haploiden Zustand (mit einem einzigen Satz ungepaarter Chromosomen). Infolgedessen gibt es keinen zweiten Chromosomensatz, der die Auswirkungen von Mutationen während Protein-Engineering- Experimenten maskiert .

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Wachstumsrate

Bakterien wachsen typischerweise viel schneller als komplexere Organismen. E. coli wächst unter typischen Wachstumsbedingungen schnell mit einer Geschwindigkeit von einer Generation pro 20 Minuten.

Dies ermöglicht die Herstellung von Kulturen der logarithmischen Phase (logarithmische Phase oder der Zeitraum, in dem eine Population exponentiell wächst) über Nacht mit mittlerer bis maximaler Dichte.

Genetische experimentelle Ergebnisse in nur Stunden statt in mehreren Tagen, Monaten oder Jahren. Schnelleres Wachstum bedeutet auch bessere Produktionsraten, wenn Kulturen in vergrößerten Fermentationsprozessen verwendet werden.

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Sicherheit

E. coli kommt natürlich im Darm von Menschen und Tieren vor und hilft seinem Wirt dabei, Nährstoffe (Vitamine K und B12) bereitzustellen. Es gibt viele verschiedene E. coli-Stämme, die Toxine produzieren oder unterschiedliche Infektionsraten verursachen können, wenn sie aufgenommen werden oder in andere Körperteile eindringen dürfen.

Trotz des schlechten Rufs eines besonders toxischen Stammes (O157: H7) sind E. coli-Stämme bei angemessener Hygiene relativ harmlos.

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Gut studiert

Das E. coli-Genom war das erste, das vollständig sequenziert wurde (1997). Infolgedessen ist E. coli der am besten untersuchte Mikroorganismus. Fortgeschrittene Kenntnisse seiner Proteinexpressionsmechanismen vereinfachen die Verwendung für Experimente, bei denen die Expression von Fremdproteinen und die Auswahl von Rekombinanten (verschiedene Kombinationen von genetischem Material) wesentlich sind.

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Fremd-DNA-Hosting

Die meisten Genklonierungstechniken wurden unter Verwendung dieses Bakteriums entwickelt und sind in E. coli immer noch erfolgreicher oder wirksamer als in anderen Mikroorganismen. Infolgedessen ist die Herstellung kompetenter Zellen (Zellen, die fremde DNA aufnehmen) nicht kompliziert. Transformationen mit anderen Mikroorganismen sind oft weniger erfolgreich.

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Einfache Pflege

Weil es im menschlichen Darm so gut wächst, fällt es E. coli leicht, dort zu wachsen, wo Menschen arbeiten können. Es ist am angenehmsten bei Körpertemperatur.

Während 98,6 Grad für die meisten Menschen etwas warm sein können, ist es einfach, diese Temperatur im Labor aufrechtzuerhalten. E. coli lebt im menschlichen Darm und konsumiert gerne jede Art von vorverdauten Nahrungsmitteln. Es kann auch sowohl aerob als auch anaerob wachsen.

So kann es sich im Darm eines Menschen oder Tieres vermehren, ist aber in einer Petrischale oder einem Kolben gleichermaßen glücklich.

 

Wie E. Coli einen Unterschied macht

E. Coli ist ein unglaublich vielseitiges Werkzeug für Gentechniker. Infolgedessen war es maßgeblich an der Herstellung einer erstaunlichen Auswahl an Medikamenten und Technologien beteiligt. Laut Popular Mechanics ist es sogar der erste Prototyp für einen Biocomputer: „In einem modifizierten E. coli-Transkriptor, der von Forschern der Stanford University im März 2007 entwickelt wurde, steht ein DNA-Strang für den Draht und die Enzyme für Potenziell ist dies ein Schritt zum Aufbau funktionierender Computer in lebenden Zellen, die so programmiert werden könnten, dass sie die Genexpression in einem Organismus steuern. “

Eine solche Leistung könnte nur mit einem Organismus erreicht werden, der gut verstanden, leicht zu bearbeiten und schnell replizierbar ist.

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