Synthetische Bio (GR)

Synthetische Biologie ist das Design und die Konstruktion neuer Biobricks, Geräte und Systeme sowie die Neugestaltung bestehender natürlicher biologischer Systeme für nützliche Zwecke.

• Biologische Bausteine mit bekannter Funktion, definierten kinetischen Parametern & kompatiblen Restriktionssites

Biobrick-basierte Systeme in silico geplant & modelliert -> in vivo Nutzung

Arten von Biobricks:

• Genexpression-Steuerung

  • Transkriptionelle Kontrolle

  • Translationelle Kontrolle

  • Sekretionskontrolle

• Kommunikationsgeräte

• Produktgene

Enzymes: Enzymkinetik und Modellierung enzymatischer Systeme

Transkriptionelle Repression: Repressionsbasierte Systeme - induzierbare De-Repression, Ohne Regulator: Repressor bindet - Gen aus, Mit Regulator - Repressor bindet nicht an Gen - an

Biologische Schaltkreise: Bsp. Repressilator - 3 transkriptionelle Repressorsysteme bilden oszillierendes Netzwerk

- Synthese von Parts, Devices & Systems ("Genware")

- Auswahl des Chassis

Konstruktion von "Genware": Expressionsvektoren - Gibson-Klonierung

System oder Organismus, auf dem genetische Modifikationen oder synthetische Biologiekomponenten eingeführt oder implementiert werden

- Wahl des Chassis nach Manipulierbarkeit, Wachstumseigenschaften, genetischer Stabilität & Kompatibilität

Implementierung "Chassis" Bsp E.coli

- E. coli trägt Gene, um verschiedenste Umweltbedingungen zu überleben (Nährstoffe, Hitze, Toxine)

- Einige Gene mit Plasmidinstabilität verbunden, metabolische Belastung

-> Deletion nicht-essentieller Gene

Forschungsprojekt mit dem Ziel Kosten für Konstruktion & Prüfung großer Genome in Zelllinien innerhalb von 10 Jahren um das 1.000-fache zu senken.

-> neue Technologien -> Bauplan des Lebens verstehen

• in Gesundheit:

  • Verständnis von Krankheiten (z.B. immunologische Erkrankungen)

  • Prävention von Krankheiten (z.B. Lebensimpfstoff gegen Poliovirus)

  • Behandlung von Krankheiten (z.B. Entdeckung anti-infektiven Verbindungen)

  • Kostengünstige Herstellung von Behandlungen (z.B. Produktion Wirkstoffe)

• in Energie:

  • Produktion fortschrittlicher Biokraftstoffe in Hefen

  • Produktion von Biokraftstoffen in Algen

• in der Ernährung:

  • Goldener Reis

  • Stressresistente Nutzpflanzen

Potentes Mittel: Artemisinin (Coartem) isolierbar durch Artemisia annua - Schwierig zu kultivieren

-> Metabolic Engineering in transgenen Bakterien oder Hefen

-> Produktion von Artemisinin aus Glukose (über versch. Enzyme & Gene)