Bioökonomie-Adventskalender-Türchen

1. Dezember 2020

16

© Daria Chrobok, DC SciArt

Rasende Bioreporter

Organismus: Bakterien

Anwendungsgebiet: Recycling, Umweltschutz, Gesundheit

Zeithorizont: Gegenwart

Hunde, die nach Drogen suchen oder Ratten, die Sprengfallen finden… alles schon gehört. Aber Bakterien, die Gifte im Trinkwasser finden? Die Bioökonomie macht es möglich! Mikroorganismen, die kleinste Mengen an bestimmten Chemikalien in z.B. Wasser-, Boden- oder Nahrungsmittelproben aufspüren können, nennt man auch Bioreporter. Die Idee ist einfach, aber genial: Kommt der Mikroorganismus mit einer gesuchten Chemikalie in Kontakt, so fängt er an zu fluoreszieren oder sendet andere, einfach zu detektierende Signale aus. Diese speziellen Mikroorganismen sind meist in Analyseinstrumente “eingebaut”, damit sie nur ihren Job erledigen und nicht aus Versehen in die Umwelt gelangen. Das ist wichtig, denn um ihre Aufgabe zu erfüllen, werden die Mikroorganismen oft gentechnisch verändert. Zum Einsatz kommen Bioreporter, wenn klassische chemische Analysen zu kompliziert oder zu teuer in der Durchführung sind.
Ein Beispiel für die Nutzung von Bioreportern ist der Nachweis von hochgiftigem Arsen in Trinkwasser. Hierfür bringt man zwei neue genetische Komponenten in die Bakterien ein: Einen Transkriptionsfaktor (dies ist ein Protein, welches das Ablesen von Genen an- oder ausschalten kann) und ein Gen für ein leuchtendes Protein. Ohne Arsen bindet der Transkriptionsfaktor an das Gen für das leuchtende Protein und schaltet es ab. Die Bakterien leuchten also nicht. Kommt jedoch Arsen in die Bakterienzellen, so bindet dieses an den Transkriptionsfaktor und inaktiviert ihn. Somit kann das Gen für das leuchtende Protein abgelesen werden und die Zellen fangen an zu leuchten. Je mehr Arsen in der Probe, desto stärker das Leuchten. Mit solchen Systemen wurde z.B. schon Brunnenwasser in Vietnam und Bangladesch auf Arsen untersucht.