Prof. Dr. Jürgen Soll
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31.12.2002

In einem Ansatz wurde versucht ein Hybridprotein, welches Histon H1 enthält in den Plastiden der Kartoffel zu expremieren. Zum Nachweis wurden zwei Antiseren hergestellt und ihre hohe Sensivität nachgewiesen. Die Untersuchungen an transgenen Kartoffellinien zeigten, dass eine Reihe der Linien das Histon H1 in geringen Mengen in den Knollen expremierte. und proteolytisch zu einem kürzeren Peptid degradiert wurde. Weitere in vitro- Versuche bestätigten den proteolytischen Abbau, so dass angenommen werden muss, dass dieses Protein in den Kartoffeln nicht stabil ist. Die Arbeiten wurden mit dem GMCSF-Protein (Granolocyt Macrophage Colony Stimulating Factor) weitergeführt. Das für die Erstellung der transgenen Pflanzen verwendete Konstrukt führt zur Expression des korrekten Proteins. Es erfolgt kein proteolytischer Abbau des GMCSF durch Kartoffelknollenextrakt. Bei einigen transgenen Linien wurde eine schwache Immunreaktion mit einem Protein der erwarteten Größe gefunden. Zusätzlich zeigten einige Linien eine viel deutlichere Immunreaktion bei einem etwas niedrigeren Molekulargewicht. Dies ist ein Hinweis darauf, dass die transgenen Pflanzen das Protein zwar in größerer Menge produzieren, es jedoch in vivo zu einem proteolytischen Abbau (spezifische Spaltung) des Proteins kommt. Die Ursachen für diese niedrige Expressionsrate und die proteolytische Spaltung der Zielproteine in Kartoffelknollen könnten sein: 1. Die Ziellenkung der Fusionsproteine PreSSU-Histon und PreSSU-GMCSF in die Kartoffelplastiden war nicht effizient. Der im Cytosol verbleibende größere Anteil der Proteine wurde degradiert. 2. Das Protein (GMCSF) wird in ausreichender Menge expremiert und in die Plastiden transportiert. Innerhalb des Zellkompartiments kommt es zu einem in vitro nicht nachweisbaren proteolytischen Abbau. Die Expression von Fremdproteinen in Kartoffelknollen stellt einen vielversprechenden Ansatz dar, für den noch weitergehende Forschungen notwendig sind.

Ziel dieses Verbundvorhabens ist es, exemplarisch für mehrere medizinisch relevante Proteine die Synthese und Einlagerung in der Knolle der Kartoffel zu etablieren und zu optimieren. Das System zur Produktion dieser Eiweiße wird als Baustein- oder Kassettensystem entwickelt, so daß es auf weitere Proteine und Peptide übertragbar sein wird. Ein solches System gewährleistet eine flexible und einfache Anpassungsmöglichkeit zur Erzeugung weiterer Produkte. Für die spätere Anreicherung sowie Verarbeitung und Verwendung kann es sowohl aus Produktions- und Kostengründen als auch für die Zulassung in Medikamenten entscheidend sein, wo und in welcher Form das gefragte Protein in der Pflanze produziert und abgelagert wird. Ziel dieses Vorhabens ist es daher auch, die Zielsteuerung der Proteine in den Zellen der Kartoffelknolle so zu steuern, daß sie für die o.a. Zwecke optimal einsetzbar sind. Im Teilvorhaben 1 der Universität Kiel werden die notwendigen Genkonstrukte erstellt und es wird die Expression der Proteine in den verschiedenen Kartoffellinien überprüft und quantifiziert.