Künstliche, gelbasierte Organellen für die räumliche Organisation von zellfreien Genexpressionsreaktionen

Abstract

Gelbasierte,k ünstliche Organellen wurden entwickelt, die die sequenzspezifische und programmierbare Lokalisation zellfreier Transkriptions-und Translationsreaktionen innerhalb eines künstlichen zellulären Systems ermçglichen. Dazu wurden Agarose-Mikrogele genutzt, die kovalent mit DNA-Templaten modifiziert wurden, die fürverschiedene Funktionen codieren, und diese wiederum in Emulsionstrçpfchen eingeschlossen. VonT ranskriptionsorganellent ranskribierte RNA-Signale kçnnen spezifisch,d urchH ybridisierung mit entsprechenden DNA-Adressmolekülen, von Zielorganellen eingefangen werden. mRNA-Moleküle mit Toehold-Switch-Riboregulatoren, die von Transkriptionsorganellen produziert werden, werden nur in Translationsorganellen exprimiert, die den entsprechenden DNA-Trigger fürd en Riboregulator enthalten. Die räumlicheB eschränkung von Transkription und Translation auf getrennte Organellen ähnelt damit der Genexpression in eukaryotischen Zellen. Die Kombination kommunizierender Gelkügelchen mit spezialisierten Funktionen erçffnet die Mçglichkeit der Programmierung künstlicher zellulärer Systeme auf Organell-Ebene.