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Gentechnik

Terminator-Technologie: Wie sie funktioniert

Terminator? Was ist das und wie funktioniert's?

Es gibt zahlreiche Möglichkeiten, wie Terminator-Technologien aufgebaut sein können. Grundsätzlich wird zwischen Systemen unterschieden, bei denen zur Auslösung der Selbstmord-Gene ein chemischer Stoff verwendet wird, und solchen, bei denen die Fähigkeit zum Keimen chemisch wiederhergestellt werden muss.

Ein Beispiel:

Das Patent, das Delta & Pine Land und dem US-Landwirtschaftsministerium (USDA) 1998 erteilt wurde – oft bezeichnet als Terminator I. Es besteht aus drei Komponenten:

  1. Zentrale Bedeutung hat ein Gen, dessen Expression toxisch für die Pflanzenzelle ist (a). Dabei handelt es sich z.B. um das Zellgift Barnase. Die Expression dieses Gens wird durch einen Schalter, einen so genannten Promotor reguliert, der erst spät in der Embryonalentwicklung aktiv ist („late embryogenesis abundant“ = LEA-Promotor). Das Suizid-Gen wird erst dann aktiviert, wenn das Gen LEA aktiv ist, d.h. während das Korn ausreift. Das Korn wird normal ausgebildet (zumindest theoretisch), während der Embryo im Korn getötet wird. Der Promotor und das Toxin-Gen werden durch eine Blockersequenz unterbrochen.
  2. Zweiter Bestandteil des Terminators ist ein Gen, das für eine Rekombinase kodiert (b). Diese hat die Funktion, die Blockersequenz herauszuschneiden. Das Rekombinase-Gen ist mit einem Promotor (Schalter) verknüpft.
  3. Das dritte Gen im Terminator-Patent von Delta & Pine Land und der USDA ist ein Gen, das für einen so genannten Repressor kodiert (c). Die Bindung dieses Repressors an den Promotor des Rekombinase-Gens wird durch einen Induktor, meist eine Chemikalie, z.B. das Antibiotikum Tetracyclin, aufgehoben.
Folgende Abläufe sollen nun laut Patent stattfinden:

Die drei Genkonstrukte des Terminator-Patents von Delta & Pine Land
© Dr. Ricarda Steinbrecher, Econexus

 

Ohne die Induktionslösung bindet der Repressor an den Promotor des Rekombinase-Gens und verhindert damit dessen Expression. Das hat zur Folge, dass die Blockersequenz zwischen dem LEA-Promotor und dem Toxin-Gen nicht herausgeschnitten wird und somit kein Toxin produziert werden kann. Es entstehen keimfähige Samen. Die Verwendug des Induktors (b) (Tetracyclin) führt dagegen zur Expression des Rekombinase-Gens, das die Blockersequenz zwischen LEA-Gen und Toxin-Gen herauschneidet. Dies führt zur Rekombination des LEA-Promotors mit dem Toxin-Gen. Das Toxin-Gen wird in der Spätphase der Embryonalentwicklung exprimiert, so dass der Keimling abgetötet wird: Die Samen werden steril.

Ablauf der Kettenreaktion, die zur Sterilisierung des Saatguts führt.
© Dr. Ricarda Steinbrecher, Econexus

 

Im Gegensatz zur „Terminator I“-Technik können Pflanzen, bei denen die „Terminator II“-Technik zum Einsatz kommt, nur dann keimfähige Samen bilden, wenn sie mit einem speziellen chemischen Induktor behandelt wurden. Hier müssen die Samen also mit Chemikalien behandelt werden, um ihre Keimfähigkeit zu erlangen, während beim Terminator I das Selbstmord-Gen erst durch Chemikalien aktiviert wird. Beim „Terminator“-Patent ist also nach chemischer Behandlung der ersten Generation die Saat in der zweiten Generation zwar vollwertig, jedoch keimunfähig.

Beim „Terminator II“ ist die Pflanze nur fortpflanzungsfähig, wenn sie mit einer bestimmten Chemikalie behandelt wurde.

Die Anwendungen der Terminator-Technologie beziehen sich nicht nur auf Pflanzen: Auch Insekten, landwirtschaftliche Nutztiere und Fische sollen mit gentechnischen Sterilisierungstechniken ausgestattet werden.

Stand: 2005
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