Das Braunschweiger Studierendenteam wird in Boston Weltmeister ("Best New Application") im iGEM-Wettbewerb in der Synthetischen Biologie mit Arbeiten zur biotechnologischen Anwendung von bakteriellem Quorum Sensing
Wissenschaftspreis des Landes Niedersachsen für unsere beiden Doktoranden Tobias Unkauf und Jonas Zantow
In unserem Projekt entwickeln wir drei verschiedene E. coli-Stämme, die in einem Konsortium wachsen. Die Überlebensfähigkeit der Bakterien ist an eine vom Quorum Sensing (QS) abhängige Antibiotikaresistenz gekoppelt.
Jeder Stamm erhält eine konstitutive Expression eines inaktiven Transkriptionsaktivators (LuxR, LasR oder RhlR) aufrecht. Die Induktoren werden durch verschiedene Synthasen (LuxI, LasI oder RhlI) synthetisiert, die jeweils in einem Stamm exprimiert und anschließend in das Medium sezerniert werden. Sobald sie von einer Zelle aufgenommen werden, binden die Induktoren an die entsprechenden, inaktiven Transkriptionsfaktoren und machen diese funktionsfähig. Infolgedessen wird die Antibiotikaresistenz unter der Kontrolle eines induzierbaren Promotors exprimiert.
Um die Zusammensetzung der Kultur zu messen, setzen wir ein stammspezifisches Chromoprotein als Reporter ein. Da ein einzelner Stamm nur wachsen kann, wenn der inaktive Transkriptionsfaktor aktiviert ist, werden die drei Stämme in eine symbiotische Abhängigkeit gezwungen. Stirbt ein Stamm, stirbt das gesamte Konsortium.
Der Vorteil von Bakterienkonsortien für die synthetische Biologie ist die Fähigkeit, sehr komplexe Aufgaben zu erfüllen. Bei Anwendungen wie der Abwasserreinigung, der Bodensanierung oder der komplizierten Synthese biotechnologischer Produkte kann die gesamte Reaktion in kleine Reaktionen aufgeteilt werden, um die Aufgabe auf die verschiedenen Stämme zu verteilen. Außerdem bietet eine selbstregulierende Bakterienkultur mit intrakonsortialen Abhängigkeiten große Fortschritte bei der biologischen Sicherheit. Um das gesamte Bakterienkonsortium auszuschalten, muss nur ein Stamm eliminiert werden.
