Module 21-M26 Genetic Engineering

Nach der erfolgreichen Teilnahme an der Vorlesung und dem Seminar Gentechnologie verfügen die Studierenden über ein fundiertes Wissen über den theoretischen Hintergrund moderner gentechnologischer/ molekularbiologischer Methoden. Aufbauend auf diesem Wissen sollen die Studierenden in der Lage sein die weiteren Entwicklungen auf diesem Gebiet theoretisch verfolgen und erlernen zu können. Neben dem theoretischen Hintergrund für das spezielle Praktikum Gentechnologie sollen die Studierenden damit in der Lage sein in späteren Vertiefungen (z.B. Biochemie, Immunologie) die Bearbeitung dort relevanter Fragen zu verfolgen.
Das Praktikum vermittelt die Fähigkeiten, moderne gentechnologische Methoden gezielt zur Beantwortung zell- und molekularbiologischer sowie immunologischer Fragestellungen anzuwenden.

Die Vorlesung baut auf der Vorlesung "Struktur und Funktion von Biomolekülen" auf. Die Themen umfassen den theoretischen Hintergrund der wichtigen, modernen Methoden der Molekularbiologie/ Gentechnologie, die heute eine wichtige Rolle bei der Untersuchung biochemischer, zellbiologischer, molekularbiologischer und immunologischer Fragstellungen spielen.
Gliederung und Inhalte der Vorlesung "Gentechnologie":

• Manipulation und Klonierung von DNA: Isolierung von DNA, Restriktionsendonukleasen, Amplifikation und Mutagenese durch Polymerasekettenreaktion (PCR), Plasmide und Bakteriophagen als Vektoren.
• Rekombinante Viren: Aufbau und Replikation von DNA- und RNA-Viren (Baculoviren, Adenoviren und Retroviren), Grundlagen der homologen Rekombination zur Herstellung rekombinanter Viren, Prinzipien zur Herstellung replikationsdefizienter Viren (Sicherheitsfragen).
• Pro- und eukaryotische Expressionssysteme: Konstitutive und regulierbare Genexpression in pro- und eukaryotischen Zellen (Promotoren und Enhancer Elemente).
• Manipulation von Genaktivitäten ("knock out" und "knock down" Strategien): Verwendung embryonaler Stammzellen, Prinzipen zum konstitutiven und regulierbaren Abschalten von Genaktivitäten ("knock out"), Gewinnung transgener Tiere, RNA Interferenzmethoden (anti-sense RNA, siRNA).

Das Laborpraktikum schließt sich an die Vorlesung und das Seminar "Gentechnologie" an, in denen die grundlegenden theoretischen Grundlagen der modernen Gentechnologie / Molekularbiologie vermittelt werden. Es dient zum Erlernen sowohl grundlegender, einfacherer als auch komplexerer gentechnologischer Methoden. Die Studierenden sollen hier u.a. lernen, wie durch die Kombination molekular- und zellbiologischer Methoden wissenschaftliche Fragestellungen bearbeitet werden können. Daher wird von den Studierenden erwartet, dass sie zur Versuchsvorbereitung zusätzlich Originalliteratur durch Computerrecherchen heranziehen. Im Einzelnen werden derzeit folgende Versuche durchgeführt:

• Transformation von Bakterien -- Gewinnung von Einzelkolonien
• Isolierung und Restriktionskartierung von Plasmid DNA
• Agarose-Gelektrophorese von DNA
• DNA-Ligation und Plasmidkonstruktion
• Reinigung eines in E.coli exprimierten rekombinanten Proteins (Affinitäts-Chromatographie)
• Isolierung von RNA
• Reverse Transkription von RNA zu DNA und RT-PCR
• Gerichtete in vitro-Mutagenese von Plasmid-DNA
• Anzucht und Transformation von Bäckerhefe
• Nachweis von Protein-Protein-Interaktionen mittels Hefe Zwei-Hybrid-System

Zu Beginn des Kurses werden die für gentechnologisches Arbeiten erforderlichen sicherheitsrelevanten Kenntnisse vermittelt. Vorheriges Literaturstudium zu den Versuchen sowie eine Vorbesprechung und eine Abschlussdiskussion mit dem jeweiligen wissenschaftlichen Betreuer / Betreuerin sind wesentliche Versuchsbestandteile. Weiterhin soll durch einen ca. 30-minütigen Vortrag sowohl die bis dahin erlernte Theorie angewandt als auch der wissenschaftliche Vortrag geübt werden.

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Vorausgesetzte Module:
21-M18: Biochemie I - Praxis