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Komplettsynthese von Chloroplasten-Genomen

Tobias Erb, Daniel Schindler, Axel Arturo Navarrete Martinez

Fragestellung

Ist das Chloroplasten-Genom optimal organisiert oder sind Teile redundant? Kann das Chloroplast-Genom durch chemisch synthetisierte Genomvarianten ersetzt werden?

Hintergrund

Neue Entwicklungen in der DNA-Synthesetechnologie ermöglichen die vollständige Synthese großer Genomabschnitte, unter anderem auch die de novo-Synthese ganzer Chloroplasten-Genome. Dies ermöglicht nun radikalere genetische Manipulationen wie die Einführung komplexer Genschaltungen (A3) und die Möglichkeit, die Rolle der Genomarchitektur auf die Chloroplasten-Physiologie zu testen (B1, B2). Ziel ist die Synthese komplementärer Chloroplasten-Genome und die Etablierung von Strategien zur Insertion von Genomabschnitten oder ganzen Chromosomen (u.a. werden neuartige CRISPR/Cas-Systeme oder letale tRNAs zur Erzeugung von Homoplasmie entwickelt). Die DNA-Synthese und der Zusammenbau der synthetischen Chromosomen in der Hefe sind bereits etabliert. Die Herausforderungen liegen einerseits im Design der synthetischen Chloroplasten-Genome und andererseits in der Transplantation der synthetischen Genome.