Unser 2018er iGEM-Team stellt sich vor
Wer sind wir?
Wir sind eine interdisziplinäre Gruppe von Studierenden, die am diesjährigen iGEM (international genetically engineered machine) Wettbewerb für synthetische Biologie teilnehmen.
In den folgenden Monaten entwickeln wir einen Hefezellen-basierten Biosensor für das Schlafhormon Melatonin. Da Melatonin eine wichtige Rolle bei Depressionen, Alzheimer und Parkinson spielt, möchten wir die Messung der Melatoninkonzentration vereinfachen. Unser Ziel ist es somit, einen günstigen Biosensor zu entwickeln.
Weitere Informationen zu uns und unserem Projekt finden Sie auf unserer Website.
Das Aachener iGEM-Projekt 2018
Wissenschaftlicher Ansatz
Unsere zwei Ansätze für den Biosensor basieren auf Melatonin-spezifischen Rezeptoren, die wir in Saccharomyces cerevisiae einbauen werden. Somit verhindern wir, dass Melatonin zuerst aus einer Speichelprobe aufgereinigt werden muss, um die Konzentration zu messen. Für die Messung der Melatoninkonzentration werden wir zwei verschiedene Systeme nutzen:
Nukleärer Rezeptor & Reportergen
Melatonin hat eine hohe Membranpermeabilität, was uns ermöglicht einen Rezeptor zu nutzen, der im Zellkern vorliegt. Die Gene, die durch den nukleären Retinoid Z Receptor (RZR) reguliert werden, sind in Hefen nicht vorhanden, sodass wir einen chimären Rezeptor konstruieren werden, über den die Expression von bekannten Reportergenen reguliert wird. Dafür werden wir RZR als Fusionsprotein mit dem menschlichen Östrogen Rezeptor alpha (ERα) exprimieren. Nachdem Melatonin am chimären Rezeptor gebunden hat, kann dieser so am estrogen receptor responsive element (ERE) binden, welches das firefly luciferase Reporter-Gen beinhaltet. Die Signalstärke der Luciferase ist dosisabhängig vom vorhandenen Liganden.
Enzyme-Fragment Complementation Assay
Für dieses Assay wollen wir uns das sogenannte β-Arrestine zu Nutze machen, welches an aktvierten G Protein gekoppelten Rezeptoren, wie dem Melatonin Rezeptor MT1, binden. Wird ein Enzym in zwei Fragmenten gebildet, so können diese, wenn sie sich zusammenfinden, wieder ein aktives Enzym bilden. In unserem Fall werden diese Fragmente als Fusionsproteine mit dem Rezeptor MT1 und dem β-Arrestin exprimiert, sodass durch die Rezeptor-Aktivierung durch Melatonin wieder ein aktives Enzym entsteht. Über die Messung der Produktbildung durch dieses Enzym wollen wir die Melatoninkonzentration bestimmen.
Bei unserem Projekt werden wir auch dieses Jahr von der Schwaneberg-Gruppe unterstützt und bedanken uns für diese Hilfe.