TALEN
Transcription Activator-Like Effector Nuclease
Was?
Molekularbiologische Methode, mit der das genetische Material (DNA) gezielt umgeschrieben und verändert werden kann.
Kurzversion
Die Methode ermöglicht es, punktgenaue Veränderungen (Mutationen) im Erbgut zu erzeugen. Gene können an- oder ausgeschaltet, eingefügt oder entfernt werden. Die Erbinformation wird so präzise bearbeitet, als wäre sie ein Text in einem Schreibprogramm – Buchstabe für Buchstabe (Genome Editing).
TALENs sind neu hergestellte Enzyme, die ein natürlich vorkommendes System nachahmen. Mit ihrer Hilfe werden einzelne Bausteine der DNA wie bei einer natürlichen Mutation verändert. Im Gegensatz zur natürlichen Mutation, die immer zufällig und ungerichtet ist, kann mit Hilfe dieses naturanalogen Verfahrens die Mutation gezielt an bestimmten Stellen der DNA ausgelöst werden. Hier können dann Gene ausgeschaltet, entfernt oder neue Gene eingebaut werden.
Technik
TALEs sind Proteine, die in bakteriellen Krankheitserregern von Pflanzen entdeckt wurden, den Xanthomonas-Bakterien. Zur Infektion einer Pflanze bringen diese Bakterien einen Cocktail bakterieller Proteine, sogenannte Effektoren, in die befallenen Pflanzenzellen ein. Ein Teil dieser Effektoren ist in der Lage, die Pflanzenzellen zum Nutzen des Bakteriums umzuprogrammieren. Sie nutzen TALE-Proteine, um in Pflanzen gezielt Gene anzuschalten. Dieses natürlich vorkommende System wurde für biotechnologische Anwendungen in den verschiedensten Lebewesen adaptiert.
Grafik: WGG/transgen
TALENs sind neu konstruierte Enzyme, die aus
verschiedenen funktionalen Einheiten zusammengesetzt wurden und an einer definierten Stelle DNA schneiden
können. Sie werden auch als Designer-Nukleasen bezeichnet, da sie ganz speziell
an eine gewünschte DNA-Zielsequenz angepasst werden können. Sie werden ganz
ähnlich wie die Zinkfinger-Nukleasen und CRISPR/Cas zum gezielten Verändern von
DNA eingesetzt, indem sie die jeweilige Zielsequenz im Genom erkennen und die
DNA dort schneiden. An dieser Stelle können dann Gene ausgeschaltet, entfernt
oder neue Gene eingebaut werden.
Ähnlich wie die ZFN erfüllen auch TALENs zwei
Funktionen: DNA-bindender Bereich und Nuklease. Sie werden so konstruiert, dass
sie eine ganz bestimmte Zielsequenz im Erbgut erkennen und dort den DNA-Strang
schneiden. Dadurch können gezielt Gene entfernt (Knockout) oder mit Hilfe des
zelleigenen Reparatursystems modifiziert werden.
TALEN-Proteine sind von der Natur abgeleitete, DNA
schneidende Enzyme. Mit ihrer Hilfe werden einzelne Bausteine der DNA wie bei
einer natürlichen Mutation verändert. Im Gegensatz zur natürlichen Mutation
oder zu Mutageneseverfahren (wie Strahlung oder chemische Stoffe) kann mit
Hilfe dieses naturanalogen Verfahrens die Mutation gezielt an bestimmten
Stellen der DNA ausgelöst werden. Die Pflanzen unterscheiden sich nicht von
natürlich entstandenen oder induzierten Mutationen.
Die Herstellung von TALENs ist nicht ganz einfach und
recht zeitaufwändig. Es sind die zurzeit genauesten Werkzeuge der drei modernen
Techniken zum Genome Editing (CRISPR/Cas, TALEN, ZFN).
Weitere Informationen
http://www.laborwelt.de/spezialthemen/funktionsgenomik/targeting-mit-tal-tools.html
http://www.nature.com/nrg/journal/v15/n5/fig_tab/nrg3686_F3.html
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19933107
https://www.uni-bonn.de/Pressemitteilungen/316-2012