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RekombinationZoomA-Z

Die Rekombination bezeichnet einen Prozess, bei dem genetisches Material oder auch Proteine in einer neuen Art und Weise miteinander verknüpft werden, so dass daraus neue Eigenschaften resultieren.

Fachgebiet - Zellbiologie

In der Zellbiologie bedeutet Rekombination die Neuverteilung von Chromosomen während der Keimzellbildung. Diese Art der Rekombination ist evolutionsbiologisch von großer Bedeutung, da die Merkmale der Eltern in ganz anderer Art und Weise in den Nachkommen verbunden werden.

Jedes der beiden autosomalen Chromosomen von Mutter oder Vater hat die gleiche Wahrscheinlichkeit, in eine Eizelle oder ein Spermium zu gelangen.

Aber auch der Austausch kurzer Bruchstücke zwischen Chromosomen ist möglich und erzeugt völlig neuartige Kombinationen des Erbmaterials. Während der Meiose lagern sich die homologen Chromosomen paarweise in der Metaphaseplatte zusammen und überkreuzen sich teilweise. Doppelstrangbrüche zwischen homologen Bereichen treten immer wieder auf und führen zum Austausch kurzer homologer Sequenzen zwischen mütterlichem und väterlichem Erbgut (Crossing-over- und Holiday-Strukturen).

Fachgebiet - Gentechnologie

In der Gentechnologie wird der Prozess der Rekombination in vitro genutzt, um gezielt neuartige Gene bzw. Proteine zu erzeugen. Dazu wird eine DNA beispielsweise mit Restriktionsendonucleasen an spezifischen Erkennungssequenzen geschnitten und mit Ligasen zu einem neuen Molekül verknüpft. Diese DNA-Moleküle sind z.B. auch für Sequenzierungen oder auch die Polymerase-Kettenreaktion relevant. Mit Plasmiden oder Viren als Vektor kann eine rekombinante DNA in den gewünschten Zielorganismus transferiert werden, in dem sich die entsprechenden rekombinanten Proteine synthetisieren lassen.

Die Synthese rekombinanter Proteine hat allerdings ihre Tücken. Generell werden Bakterien genutzt, um Proteine für analytische oder auch medizinische Zwecke (z.B. Medikamente) zu produzieren, doch bei vielen Proteinen höherer Organismen wie dem Menschen sind die Proteine oft in einer Art und Weise verändert, die Bakterien nicht leisten können. Eukaryontische Proteine tragen oft Zuckerseitenketten (Glycosylierungen), die im endoplasmatischen Retikulum oder im Golgi-Apparat erfolgen - also in Strukturen, die ein Bakterium nicht besitzt. In diesen Fällen müssen die rekombinanten Proteine in Säugerzellkulturen z.B. der CHO1)-Linie synthetisiert werden, ein Verfahren, das sowohl aufwändig als auch teuer ist. Etwa 70 % aller therapeutisch für den Menschen eingesetzten rekombinanten Proteine werden derzeit in CHO-Zellen produziert (Stand: 2012).

1)CHO: Chinese Hamster Ovary