iGEM - International Genetically Engineered Machine

Die International Genetically Engineered Machine (iGEM) Foundation ist eine gemeinnützige Organisation, die sich der Bildung und der Förderung der synthetischen Biologie sowie der Entwicklung einer offenen wissenschaftlichen Gemeinschaft widmet.

Jährlich treffen mehrere Hundert Studententeams aus der ganzen Welt mit ihren sehr originellen Wissenschaftsprojekten in Boston. Die LUH war bisher zweimal mit einem Team vertreten, die beide von Dr. Reinard betreut wurden (2014 zusammen mit Prof. Dr. Peterhänsel; 2016 mit Prof Boch und Dr. Streubel).

Die Arbeiten beginnen typischerweise im Sommer eines Jahres und enden mit der Fahrt nach Boston im Oktober/November des Folgejahres.


IGEM TEAM 2014

Plant Against

In unserem Projekt kombinieren wir die Reinigung der Natur mit der Nutzung der Natur:

Wir wollen Pflanzen mit einem Protein ausstatten, das vier verschiedene Schwermetalle gleichzeitig bindet und damit eine deutliche Reduzierung der Schwermetallkonzentration von Böden und Meeren bewirkt.

Dafür haben wir ein synthetisches Protein entwickelt, das - in Pflanzen exprimiert - Schwermetalle binden kann. Dieses Protein, genannt Top4-Metal-Binding-Protein (T4MBP), enthält 4 verschiedene Domänen von Methallothioninen. Jede Domäne stammt von einem anderen Organismus und ist spezifisch für ein anderes Schwermetall: Kupfer, Arsen, Zink und Cadmium. Um zytotoxische Effekte auf die Pflanze durch die Schwermetalle zu vermeiden, haben wir uns entschieden, T4MBP aus der Zelle zu entfernen. Mit einem Sekretionssignal (Expa4) wird das T4MBP in den extrazellulären Raum geleitet. Über eine fusionierte Cellulosebindungsdomäne (CBD) am C-Term wird das Protein an die Zellwand gebunden.

 

Link zum Projekt bei iGEM

IGEM TEAM 2016

TALebots

TAL-Effektoren auch in-vitro nutzbar machen

TAL (Transcription Activator Like) -Effektorproteine bilden eine neue Klasse der Genmanipulationswerkzeuge. Durch eine bestimmte, sich wiederholende Abfolge von Aminosäuren, sogenannte Repeat-Domänen, können diese gezielt an eine bestimmte DNA - Sequenz gebunden werden und dort verschiedene Funktionen ausüben.

Ursprünglich wurden diese Proteine in Xanthomonas Arten entdeckt.Diese Bakterien nutzen die TAL-Effektoren zur gezielten Regulation von Wirtsgenen. Nach der Entschlüsselung des Aminosäuren-Codes in den TAL-Effektoren lassen sich aber auch andere genetische Veränderungen erzeugen. So können DNA-Fragmente ausgetauscht, an bestimmten Stellen geschnitten und auch fremde DNA eingebracht werden.


TAL-Effektoren haben einen entscheidenden Vorteil gegenüber den üblichen Verfahren mit beispielsweise Restriktionsenzymen: Durch einfache Veränderung der Aminosäurenabfolge kann das Protein an jede beliebige DNA-Sequenz angepasst werden. Die Funktionalität der TAL-Effektoren konnte in vivo in Zellkulturen und auch in Tieren bewiesen werden. Allerdings zeigt sich eine hohe Instabilität außerhalb von lebenden Organismen. Diese Instabilität führt dazu, dass sich die Aufreinigung der TAL-Effektoren als sehr schwierig erweist und auch eine in-vitro Anwendung im Labor schwer durchführbar ist. Damit entgeht den TAL-Effektoren ein großer Anwendungsbereich, da viele genetische Arbeiten fast ausschließlich „im Reagenzglas“ stattfinden.

Ziel war es über einen Linker den TAL-Effektor zu einem ringförmigen Protein zu schließen und dieses damit zu stabilisieren. Mit diesem Ringschluss könnte man die TAL-Effektoren für den täglichen Gebrauch nutzbar machen und somit eine ganz neue Genmanipulationstechnik in die Laborwelt einführen.

Link zum Projekt bei iGEM