Das iGEM-Team der Universität Potsdam
2012
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Projekte 2007 bis 2011

Das Projekt 2011

Modifikation, Selektion und Produktion zyklischer Peptide für die Therapie

Eine der wichtigsten Aufgaben biopharmazeutischer Wirkstoffe ist die Bindung und Hemmung deregulierter Proteine. Um derartige Wirkstoffe zu generieren, wurden Microvidine mutiert und selektioniert. Microviridine sind trizyklische Depsipeptide aus Cyanobakterien. Diese kleinen Petide sind aufgrund ihrer posttranslationalen Verbrückung über die Aminosäureseitenketten sehr stabil. Microviridine tragen ein enormes Potential für die Therapie, da sie krankheitsrelevante Proteasen hemmen können. Bisher bleiben die Anwendungsmöglichkeiten derartiger zyklischer Peptide weitgehend ungenutzt, da passende genetische Systeme nicht hinreichend etabliert sind. Daher sollten im iGEM Projekt der Gruppe Potsdam-Bioware 2011 um Dr. Kristian Müller Systeme zur Mutation, Selektion und Produktion solcher Peptide entwickelt werden. Angewendet wurde ein 6500 Basen langes Microviridin (mdn) Gencluster, welches in Plasmide für E. coli kloniert wurde. Hierfür etablierten die Jungforscher der Universität Potsdam die verzufallte Mutagenese und generierten fokusierte Genbibliotheken. Des Weiteren wurden zur Selektion therapeutisch interessanter Varianten eine Phagenpräsentationstechnik entwickelt. Daraufhin konnte ein neues zellbasiertes Selektionssystem, das Protease-Hemmung mit Anibiotikaresistenz koppelt, entwickelt werden. mehr


Das Projekt 2010

Die rekombinante Genfähre

Das Ziel des Teams Bioware Freiburg war es 2010 einen universell einsetzbaren Transporter für unterschiedlichste Substrate zu spezifischen Zielzellen, zum Beispiel Krebszellen, zu entwickeln. Der Transporter bestand aus einem rekombinanten Adeno-assoziierten Virus (AAV), welcher verschiedene Gene oder Wirkstoffe, die in der Krebstherapie Anwendung finden, gezielt zu Tumorzellen führt. Dieser Therapieansatz soll schonend für den Patienten sein, aber auch effektiv Tumorgewebe zerstören. Die in die Tumorzellen eingebrachte Gene kodieren für Enzyme, welche in den Krebszellen ungiftige Wirkstoffvorstufen in toxische Produkte umwandeln und damit gezielt den Krebs bekämpfen können. Neben der gezielten Bekämpfung der Krebszellen soll durch gezielte Veränderung der Virenhülle eine verringerte Immunreaktion des Körpers hervorgerufen und damit verbundene Nebenwirkungen minimiert werden. mehr


Das Projekt 2009

Universelle Endonukleasen ? Cutting Edge Technology

Die Gentechnik wird durch den Gebrauch von Restrikionsendonukleasen angetrieben. Jedoch stellen die begrenzte Sequenzlänge und -variation, die von den bisher verfügbaren Restriktionsenzymen erkannt werden, ein großes Hindernis für die synthetische Biologie dar. Die iGEM-Gruppe Freiburg Bioware 2009 entwickelte Grundlagen für universelle Restrikionsenzyme, primär für das routinemäßige Klonieren, aber auch mit dem Potenzial für in vivo Anwendungen. Die Studenten um Dr. Kristian Müller fusionierten eine nukleotidspaltende Domäne an eine Bindedomäne, die einen programmierbaren Adapter erkennt, mit dessen Hilfe die DNA gebunden und gespalten werden kann. Als Adapter verwendete das Team bereits verfügbare, modifizierte Oligonukleotide, als Bindedomäne Anticaline und als Schneidedomäne Fokl-Hälften für Heterodimerisierung und Aktivierung. Beim Klonieren muss das universelle Enzym lediglich mit den sequenzspezifischen Oligonukleotiden und der Ziel-DNA gemischt werden. Das Binden und Lösen wird über einen Thermozyklus gesteuert. Darüber hinaus stellte die Gruppe Konzepte für in vivo Anwendungen über externe Adapterzufuhr und Aktivitätsregulierung durch Photo-Switching, sowie für das Modifizieren eines Argonautproteins zu einer DNA- Endonuklease bereit. mehr


Das Projekt 2008

Modulares synthetisches Rezeptorsystem

Signalübertragung beruht auf molekularen Schaltkreisen. Meist können Signalmoleküle nicht selbst in die Zelle eintreten, sondern benötigen Proteine in der Zellmembran - sogenannte Rezeptoren - welche die Moleküle binden. Transmembranproteine regulieren Zellproliferationen, Differenzierungen und spielen in der Entwicklung multizellulärer Organismen eine wichtige Rolle. Eine Kontrolle dieser Proteine ermöglicht, Veränderungen des zellulären Verhaltens zu beeinflussen und letztlich auch ganze Zellen zu programmieren. Signaltransduktionen sind meist komplexe Mechanismen und erfordern das räumlich und zeitlich aufeinander abgestimmte Zusammenspiel mehrerer Proteine. Das Freiburger iGEM Team 2008 entwickelte ein Konzept zur Veränderung von natürlichen Rezeptoren und für ein modulares Set an BioBricks zur Konstruktion synthetischer Rezeptoren. Die Kontrolle des Rezeptors durch räumliche Auflösung im Nanometer-Bereich wurde durch modifizierte DNA-Origami erreicht. Durch Fusion der Rezeptoren an artifizielle Bindedomänen wurde die Bindung natürlicher Liganden aufgehoben. Die entwickelte BioBrick-Sammlung enthält neben Signalsequenzen, Binde- und Transmembrandomänen mehrere Enzyme und fluoreszierende Proteine, welche als intrazelluläre Reportersysteme dienen. mehr


Das Projekt 2007

Integrierte Sensor-Executor Proteine und molekulare Schalter

Das Ziel des ersten deutschen Mitstreiters im iGEM-Wettbewerb 2007 (Freiburg Bioware Unter Leitung von Herrn Dr. Kristian Müller) war es - basierend auf modularem Protein-Engineering - kombinierte molekulare "Sensor-Executor-Proteine" zu erschaffen. Diese sollten dann als Grundlage dienen, komplexere Systeme entwickeln zu können. Die Gruppe fusionierte Sensor-Proteine, die auf Grund von externen Signalen nano-mechanische Bewegungen oder Dimerisierungen mit Executor-Proteinen durchführen. Deren Aktivität sollte von den nano-mechanischen Änderungen der Sensor-Proteine abhängen. Um die Möglichkeiten, die ein solches Systems bietet, zu veranschaulichen, wurden der Calcium-Ionen Sensor Calmodulin und das Lichtsensor-System PhyA-Fhy1 verwendet. Als Executor kamen die gespaltenen Enzyme DHFR bzw. ß-Lactamase oder die fluoreszierenden Proteine CFP und YFP, welche ein FRET-Paar bilden können, zum Einsatz. Sensor und Executors wurden genetisch fusioniert und in E.coli auf ihre Aktivitäten geprüft. Mit den erlangten Ergebnissen konnte die Gruppe ein Ca2+-abhängiges Wachstum von E.coli mittels des DHFR[1]-Calmodulin-DHFR[2] Konstrukts nachweisen. Des Weiteren entwickelte das Freiburger iGEM Team 2007 eine Erweiterung des damaligen BioBrick Präfix und Suffix Standards, um Fusionsproteine herstellen zu können. mehr


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