Künstliche Gensynthese

Die künstliche Gensynthese ist eine Methode der synthetischen Biologie, die verwendet wird um künstliche Gene im Labor zu erstellen. Basierend auf der Oligonukleotidsynthese, unterscheidet sie sich insofern von molekularer Klonierung und Polymerase-Kettenreaktion (PCR), als der Anwender keine bereits existierende DNA benötigt. Somit ist es möglich, ein komplettes, doppelsträngiges DNA-Molekül (synthetische DNA) ohne Einschränkungen in Sequenz oder Länge herzustellen. Die Methode wurde verwendet, um funktionsfähige, bakterielle Chromosomen, die in etwa eine Million Basenpaare enthielten, herzustellen.

Die erste Synthese eines kompletten Gens, eine Hefe-tRNA, wurde von Har Gobind Khorana und seinen Mitarbeitern 1972 vollbracht. Die Synthesen des ersten peptid- beziehungsweise proteinkodierenden Gens wurden jeweils in den Laboren von Herbert Boyer und Alexander Markham durchgeführt.

Kommerzielle Gensyntheseaufträge werden inzwischen von zahlreichen Firmen weltweit bearbeitet, wobei einige sich speziell auf diesen Zweig der Genetik festgelegt haben. Die derzeitige Herangehensweise der Gensynthese ist meistens eine Kombination aus organischer Chemie und molekularbiologischen Techniken, wobei es sein kann, dass ganze Gene „de novo“, ohne bestehende DNA-Vorlage, synthetisiert werden. Gensynthese ist in vielen Feldern der rekombinativen DNA-Technologie ein wichtiges Instrument geworden. Die Synthese von Nukleotidbasen ist oft ökonomischer als klassisches Klonieren oder Mutationsmethoden.

1. ↑ H. G. Khorana, K. L. Agarwal, H. Büchi, M. H. Caruthers, N. K. Gupta, K. Kleppe, A. Kumar, E. Otsuka, U. L. RajBhandary, J. H. Van de Sande, V. Sgaramella, T. Terao, H. Weber, T. Yamada: Studies on polynucleotides. 103. Total synthesis of the structural gene for an alanine transfer ribonucleic acid from yeast. In: Journal of molecular biology. Band 72, Nummer 2, Dezember 1972, ISSN 0022-2836, S. 209–217, doi:10.1016/0022-2836(72)90146-5, PMID 4571075.
2. ↑ K. Itakura, T. Hirose, R. Crea, A. Riggs, H. Heyneker, F. Bolivar, H. Boyer: Expression in Escherichia coli of a chemically synthesized gene for the hormone somatostatin. In: Science. 198, 1977, S. 1056–1063, doi:10.1126/science.412251, PMID 412251.
3. ↑
4. ↑ Die Firma DNA 2.0 wurde zum Beispiel 2003 in Menlo Park als eine "synthetic genomics company" gegründet (quotated page (Memento vom 7. August 2012 im Internet Archive)).