Klonierung / Synthetische Biologie

Klonierung

Unter einer Klonierung bzw. dem Klonieren von DNA versteht man den Einbau eines definierten DNA Abschnittes in einen Vektor, z.B ein bakterielles Plasmid.

Die Herstellung rekombinanter DNA Moleküle mittels Klonierung ist aus dem molekularbiologischen Laboralltag nicht weg zu denken. Die Grundlagen für die heute angewandten Methoden wurden mit Entdeckung der Restriktionsenzyme und Entwicklung von Klonierungs-Vektoren bereits in den 1970er Jahren gelegt:

Typischer Ablauf einer Klonierung

Eine typische Klonierungs-Reaktion beinhaltet das Einbringen des zu untersuchenden DNA Fragmentes (Insert) in einen Vector bzw. ein Plasmid. Dieses enthält in der Regel alle Elemente, die zur Replikation der DNA in der Wirtszelle notwendig sind.

Das Insert wird dabei durch Ausschneiden des DNA Abschnittes mittels Restriktionsenzymen, durch PCR oder durch Assemblierung aus Oligonukleotiden gewonnen werden. Der Zielvektor wird meist durch Restriktionsverdau oder auch PCR geöffnet bzw. in die lineare Form überführt. Insert und Vektor werden nun, meist mit Hilfe einer Ligase, verbunden. Das entstandene rekombinante Plasmid liegt wieder zirkulär vor und kann nun beispielsweise in E. coli vervielfältigt werden.

In unserem Video erklären wir den Ablauf einer klassischen Klonierung.

Rekombinante Plasmide können, neben der reinen Vervielfältigung der klonierten DNA, für viele Methoden eingesetzt werden, z.B. zur Proteinexpression, für Lokalisationsstudien oder Reportergenassays.

Synthetische Biologie

Die Synthetische Biologie ist ein recht junges Gebiet der Biotechnologie. Es befasst sich unter anderem mit der Kombination von Genen bzw. Proteinen durch neue Methoden. Erfolge der jüngeren Vergangenheit, etwa bei der Herstellung von Bio-Treibstoffen und Biochemikalien oder auch dem Verständnis von Minimal-Genomen, basieren auf Ansätzen aus der Synthetischen Biologie.

Häufig bildet die Assemblierung mehrerer DNA Sequenzen zu großen, künstlich hergestellten DNA Konstrukten die Grundlage solcher Versuche. Hierzu wurden verschiedene Methoden entwickelt, um die Herstellung komplexer DNA Moleküle zu vereinfachen.

NEB bietet mit dem NEBuilder HiFi DNA Assembly und dem NEB Golden Gate Assembly effiziente Methoden zur Herstellung solcher DNA Strukturen an. Diese Methoden sind für die einfache Kombination zweier Gene bis hin zur Herstellung ganzer künstlicher Genome geeignet.