Development of a new DNA-assembly method and its application for the establishment of a red light-sensing regulation system
In der hier vorgelegten Doktorarbeit wurde eine Strategie zur schnellen, einfachen und zuverlässigen Assemblierung von DNS-Fragmenten, genannt AssemblX, entwickelt. Diese kann genutzt werden, um komplexe DNS-Konstrukte, wie beispielsweise komplette Biosynthesewege, aufzubauen. Dies dient der Produktion von technisch oder medizinisch relevanten Produkten in biotechnologisch nutzbaren Organismen. Die Vorteile der Klonierungsstrategie liegen in der Schnelligkeit der Klonierung, der Flexibilität bezüglich des Wirtsorganismus, sowie der hohen Effektivität, die durch gezielte Optimierung erreicht wurde. Die entwickelte Technik erlaubt die nahtlose Assemblierung von Genfragmenten und bietet eine Komplettlösung von der Software-gestützten Planung bis zur Fertigstellung von DNS-Konstrukten, welche die Größe von Mini-Chromosomen erreichen können. Mit Hilfe der oben beschriebenen AssemblX Strategie wurde eine optogenetische Plattform für die Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae etabliert. Diese besteht aus einem Rotlicht-sensitiven Photorezeptor und seinem interagierenden Partner aus Arabidopsis thaliana, welche in lichtabhängiger Weise miteinander agieren. Diese Interaktion wurde genutzt, um zwei Rotlicht-aktivierbare Proteine zu erstellen: Einen Transkriptionsfaktor, der nach Applikation eines Lichtpulses die Produktion eines frei wählbaren Proteins stimuliert, sowie eine Cre Rekombinase, die ebenfalls nach Bestrahlung mit einer bestimmten Wellenlänge die zufallsbasierte Reorganisation bestimmter DNS-Konstrukte ermöglicht. Zusammenfassend wurden damit drei Werkzeuge für die synthetische Biologie etabliert. Diese ermöglichen den Aufbau von komplexen Biosynthesewegen, deren Licht-abhängige Regulation, sowie die zufallsbasierte Rekombination zu Optimierungszwecken.
synthetic biology, pathway engineering, DNA assembly, transcription factor, Cre recombinase, optogenetics, synthetische Biologie, Optimierung von Biosynthesewegen, DNS Assemblierung, Transkriptionsfaktor, Cre Rekombinase, Optogenetik
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