Bakterielle Strahlenplakette
Schon sehr früh im Laufe der Evolution entwickelten sich Mechanismen zur Erkennung und Reparatur von DNA-Mutationen, welche unter anderem durch Einwirkung ionisierender Strahlung entstehen.
Da schon kleinste Veränderungen in der DNA fatale Folgen haben können, reagieren diese Mechanismen zeitnah und äußerst präzise. Sie bieten somit ein hochsensitives Medium zur Detektion von Strahlung.
Zur Erkennung der Strahlungseinwirkung machen wir uns die sogenannte SOS-Response, die Universal-Antwort von Prokaryoten auf DNA-Schäden, zu nutze. Dabei wird das Protein RecA durch einzelsträngige DNA, die häufig bei DNA-Schäden auftritt, aktiviert. RecA aktiviert anschließend das Protein LexA. Dieses unterdrückt nun nicht mehr die Expression der Reparatur-Gene hinter den rec-Promotoren, sodass die Reapraturmechanismen eingeleitet werden.
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Durch Verwendung von BioBricks aus der Registry of Standard Biological Parts, einer Gendatenbank am MIT in Boston, kombinieren wir den SOS-Signalweg in E. Coli mit Reportergenen, die für die Produktion von Farbstoffen zuständig sind.
Im Frühjahr 2012 soll die Laborphase beginnen: Hierzu ist eine Auswahl der benötigten Parts und eine genaue Planung der Assays in der Vorbereitungsphase zu treffen. Als Promotoren haben wir RecA (Protein für homologe DNA-Rekombination) und SulA (Protein zur Unterbrechung der Zellteilung bei Strahlenschäden) ausgewählt. Als Reporter werden wir β-galactosidase und GFP (green flourescent protein) verwenden.
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Im weiteren Verlauf möchten wir unser System außerdem in umfangreicheren Testreihen optitmieren: Die Bakterien sollen UV-Licht verschiedener Dosen ausgesetzt werden, sodass ein genauer Farbverlauf des Sensors bestimmt und dieser auf die Strahlenintensitäten kalibriert werden kann.
Langfristig wollen wir letztendlich einen kostengünstigen bakteriellen Strahlensensor mit breitem Anwendungsspektrum entwickeln: Von der Messung der UV-Belastung beim Sonnenbaden bis hin zur Bestimmung der Strahlenbelastung eines AKW-Arbeiters könnte unsere Strahlenplakette eingesetzt werden.