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Lexikon der Biologie: enhancer trap

enhancer trap, Methode, um gering exprimierte Gene zu finden, die für Entwicklung und Morphogenese wichtig sind. Solche Gene werden oft nur in ganz bestimmten Geweben, oft sogar nur in einzelnen Zellen, exprimiert (Genexpression, differentielle Genexpression) und sind daher mit den üblichen molekularbiologischen Verfahren nicht zu fassen. Um die Aktivität der gesuchten Gene sichtbar zu machen und diese danach auch identifizieren zu können, werden sog. Reportergene benutzt. Reportergene codieren für Genprodukte, die auf einfache Weise sichtbar gemacht werden können. Es handelt sich dabei in der Regel um Enzyme, durch deren Aktivität ein farbloses Substrat zu einem blau gefärbten Produkt umgesetzt wird (bei Tieren meist mit β-Galactosidase, bei Pflanzen meist mit β-Glucuronidase als Genprodukt; Nachweis anhand von Blaufärbung). Die Zellen, in denen das Reportergen gebildet wird, können dann also blau angefärbt werden. Diese Reportergene werden nun mit einem sog. Minimalpromotor verbunden, in einen geeigneten Vektor eingefügt und der zu untersuchende Organismus mit diesem Konstrukt stabil transformiert. Der Minimalpromotor vermittelt nur eine geringe Transkriptionsaktivität. Es entsteht also nur wenig Reporterprotein, so daß sich keine Blaufärbung beobachten läßt. Manchmal wird das enhancer-trap-Konstrukt jedoch in der Nähe eines aktiven sog. enhancer-Elements (enhancer) in die DNA des Zielorganismus eingebaut. Enhancer sind DNA-Elemente in einem Promotor, an denen aktivierende Transkriptionsfaktoren binden und dadurch die Transkription des sich anschließenden Gens steigern. Ein solcher enhancer bewirkt nun auch eine gesteigerte Transkription des ihm benachbarten, künstlich eingefügten Reportergens, dessen Aktivität als Blaufärbung sichtbar gemacht werden kann. Die Blaufärbung bedeutet also, daß der Promotor, der dieses enhancer-Element enthält, natürlicherweise in der entsprechenden Zelle aktiv ist. Man sucht nun nach solchen Transformanten, bei denen nur die jeweils interessierenden Zellen oder Gewebe blau werden. Aus diesen Transformanten kann dann das zugehörige Gen isoliert werden, in das ein solches enhancer-trap-Konstrukt eingebaut wurde. Dafür wird auf dem Vektor zusammen mit dem enhancer-trap-Konstrukt ein Selektionsmarker (meist ein Gen für Antibiotika-Resistenz) und eine im Zielorganismus natürlicherweise nicht auftretende Identifizierungssequenz (ein sog. DNA-tag) mit eingefügt. Durch Behandlung mit dem entsprechenden Antibiotikum können die erfolgreich transformierten Organismen aus der Vielzahl von nichttransformierten Organismen ausgelesen werden, denn sie tragen ja den Selektionsmarker, der eine Resistenz gegen das jeweilige Antibiotikum vermittelt. Die Identifizierungssequenz bleibt als „Spur“ in dem Gen zurück, wo das enhancer-trap-Konstrukt eingebaut wurde, und kann dann dazu benutzt werden, die benachbarten Sequenzen zu klonieren und zu identifizieren. Enhancer-trap-Linien sind z.B. bei Untersuchungen zur Entwicklung des pflanzlichen Wurzelmeristems (Bildungsgewebe) oder zur Entwicklung des Nervensystems bei Fruchtfliegen (u.a. Drosophila melanogaster) sehr hilfreich, da hier bestimmte Gene nur in einer ganz bestimmten Zelle angeschaltet sind, dort aber die Zell-Differenzierung steuern.

P.N.

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