Molekularbiologie - Biologie.

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Oder aber sie liegen in allen Geweben in inaktiver Form vor und werden durch gezielte Signale aktiviert, die nach ihrer Translation für ihre Abwandlung sorgen,z.

B.

durch das Anheften von Phosphatgruppen (Phosphorylierung).

Das wiederum führt dazu, dass sie auf das Signal hin die Transkription der von ihnen gesteuerten Genein Gang setzen. 2.5 DNA-Sequenzierung Man kann aber nicht nur Struktur und Expression der Gene untersuchen, sondern auch die Abfolge ihrer einzelnen Basen ermitteln.

Dazu bedient man sich der Methode derDNA-Sequenzierung.

Am häufigsten wird ein Verfahren angewandt, das Fred Sanger 1977 erstmals beschrieb und mit dem man im Human Genome Project(Humangenomprojekt) das Erbmaterial des Menschen sequenzierte.

Man erhält damit die Reihenfolge der vier Basen (A, G, C und T), und daraus lässt sich mit Hilfe desgenetischen Codes die Aminosäuresequenz des zugehörigen Proteins ableiten.

Die DNA-Sequenzierung ist viel einfacher als die unmittelbare Sequenzanalyse von Proteinen,und deshalb bestimmt man Proteinsequenzen heute in der Regel indirekt durch Analyse des betreffenden Gens.

Und wenn man ein Gen, das eine Krankheit erzeugt, ausGesunden und Kranken isoliert und sequenziert, kann man feststellen, welche Veränderung in dem zugehörigen Protein die Krankheit auslöst.

Es kann sich z.

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um eineeinzige veränderte Base handeln, die zu einem Aminosäureaustausch im Protein führt, oder um das Fehlen eines DNA-Abschnitts mit der Folge, dass auch dasentsprechende Stück des Proteins nicht mehr vorhanden ist. 3 STRUKTUR UND FUNKTION VON PROTEINEN Vor dem Hintergrund solcher Erkenntnisse kann man sich fragen, wie die Funktion eines Proteins mit seiner richtig gefalteten Raumstruktur zusammenhängt, die ihrerseitsvon der Aminosäuresequenz bestimmt wird.

In den sechziger Jahren ermittelte John Kendrew die Struktur des Myoglobins, indem er das Protein reinigte und mitRöntgenstrukturanalyse untersuchte.

Max Peru analysierte später die kompliziertere Struktur des Hämoglobins, das aus vier myoglobinähnlichen Untereinheiten besteht.Aber genau wie bei der Sequenzanalyse von Proteinen, bei der man heute von der DNA ausgeht, benutzt man auch bei der Strukturanalyse in der Regel Proteinmoleküle, dieman durch Expression des zugehörigen Gens (beispielsweise in Bakterien) künstlich hergestellt hat.

Auf diese Weise kann man das Protein nämlich in großen Mengenerzeugen.

Außerdem kann man durch sequenzspezifische Mutation gezielt Veränderungen in die DNA einführen und das derart abgewandelte Protein von Bakterienexprimieren lassen.

Wenn man Aktivität und Aufbau solcher Proteine genau analysiert, kann man Beziehungen zwischen den Veränderungen der Aminosäuresequenz undihren Auswirkungen auf Struktur und Funktionsfähigkeit der Moleküle herstellen und somit den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion erkennen. 4 VON DER ANALYSE ZUR THERAPIE Nachdem man durch Expression geeigneter DNA-Fragmente große Mengen ganz bestimmter Proteine herstellen konnte, versuchte man, diese Produkte zur Therapie beiPatienten einzusetzen, die wegen eines fehlenden Proteins erkrankt waren.

Jetzt brauchte man solche Proteine nicht mehr aus Tieren oder menschlichen Leichen zugewinnen.

Das Verfahren gelang z.

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bei der Produktion von Insulin zur Behandlung von Zuckerkranken und beim Wachstumshormon, mit dem man dem Zwergwuchsentgegenwirken will.

In jüngster Zeit hat man versucht, das Stadium der Proteinproduktion ganz zu umgehen und Personen mit genetisch bedingten Erkrankungen sofortmit dem funktionsfähigen Gen auszustatten, so dass das betreffende Protein im Organismus selbst gebildet wird.

Derartige Verfahren zur Gentherapie stecken noch in denKinderschuhen, aber sie bieten für die Zukunft große Hoffnungen. 5 ZUKUNFTSAUSSICHTEN In den 40 Jahren, seit die Struktur der DNA aufgeklärt wurde, hat man in der Molekularbiologie viel erreicht.

Ihre Fortschritte eröffnen begründete Hoffnungen:Wahrscheinlich wird man eines Tages die molekularen Vorgänge bei der Embryonalentwicklung und im erwachsenen Organismus so weit aufgeklärt haben, dass sich vieleErkrankungen des Menschen wirksamer als heute behandeln lassen.

Zwar bleibt noch viel zu tun, aber schon heute hat die Molekularbiologie eine gewaltige Bedeutungerlangt. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.

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