Praktikum am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin
vom 4. bis zum 14. Oktober 2016
Von Anna Düselder und Daniela Schmiel

Im Rahmen der Auricher Wissenschaftstage hatten wir, Anna Düselder und Daniela Schmiel, die Chance, an einem Praktikum vom 4. Oktober 2016 bis zum 14. Oktober 2016 am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik in Berlin teilzunehmen.

Vor dem Institut

Die Forschungsgruppe „Mechanismen der transkriptionellen Regulation“ beschäftigt sich hierbei hauptsächlich damit, wie ein Transkriptionsfaktor in verschiedenen Zelltypen die Gensätze regulieren kann.

Während des Praktikums gewannen wir einen Einblick in verschiedene Methoden der Molekularbiologie. Unsere Hauptaufgabe bestand darin, bestimmte DNA-Fragmente aus den Zellen zu entnehmen und in andere Zellen einzubinden.

Hierbei wird mit Knochenmarkkrebszellen gearbeitet. Es werden zuerst einzelne Kolonien von einem Bakterium gepickt. Die DNA-Extraktion eines Bakteriums wird mithilfe eines Miniprep-Kits durchgeführt. Hierbei wird zuerst das Protein des Bakteriums aufgebrochen und herauszentrifugiert. In den weiteren Schritten wird das aufgefangene Plasmid im Filter eines Spin-tubes herausgewaschen und konzentriert. Später misst der Nanodrop die Konzentration der Plasmidlösung.

Damit die DNA vom Bakterium in die Zelle gelangt, wird dies durch eine Transfektion umgesetzt. Eine Mischung aus Plasmid vom Bakterium, Zellen und Antibiotikum wird in eine Küvette pipettiert und durch elektronische Impulse die Membran der Zelle permeabel gemacht, damit die DNA in die Zelle diffundieren kann. Mit Hilfe von Ligation kann sich die fremde DNA an die Zellen-DNA binden und so erhält die Zelle neue Eigenschaften. Ligase ist eine Art von „Kleber“, welcher hilft verschiedene DNA in einer Zelle zu verbinden.

Danach haben wir kontrolliert, ob die Zellen die Transfektion überstanden haben. Um zu selektieren, welche Zellen die neue DNA angenommen haben, ist im frischen Medium ein „Keim“ vorhanden, welcher die Zellen abtötet, die nicht das Antibiotikum und DNA aufgenommen haben. Bei diesem Prozess überleben nur knapp 40-80 Zellen. Die überlebenden Zellen werden auf eine größere Platte ausgesät, damit reine Kolonien entstehen können. Zum Schluss wird mit einem Blood & Tissue Kit die DNA der Zellen geschnitten und mit Hilfe des PCRs die RNA vervielfacht.

Geladenes Agarose-Gel

Wie so ein PCR abläuft, wird im Bericht vom 19. bis zum 30. Oktober 2015, ebenfalls im Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, genauer erläutert. Mit einer Agarose-Gelelektrophorese wird sichtbar gemacht, ob der Transkriptionsfaktor die RNA richtig geschnitten hat und somit die richtige Sequenz der RNA in den Zellen vorhanden ist. Unter UV-Licht ist dann sichtbar, bis zu welcher Stelle die DNA-Fragmente gelaufen sind.

Im Verlauf des Praktikums wurden uns außerdem weitere, in Biolaboren eingesetzte, Geräte gezeigt und die Arbeit von Bioinformatikern dargestellt. Deren Aufgabe ist es, unter anderem, die Genome von verschiedenen Organismen zu analysieren. Dies erfolgt mithilfe von sogenannten „Sequenzierautomaten“.

Dies sind große Computer, welche die einzelnen Basenpaare der DNA mithilfe von fluoreszenzmarkierten Primern analysieren. Dabei entstehen pro Vorgang mehr als zwei Terabyte an Daten, welche im großen Serverraum des Instituts gespeichert werden. In der Arbeitsgruppe von Dr. Yaspo gibt es außerdem ein Genlabor, in welchem Bakterienstämme gezüchtet und „geerntet“ werden, um Versuche mit diesen durchzuführen. Dort werden beispielsweise die Auswirkungen von Substanzen auf die Population und das Verhalten der Bakterien getestet.

Bei einem Versuch, bei welchem wir zuschauen durften, haben zwei Doktoranden getestet, welche Auswirkungen ein bestimmtes Medikament auf die Population der Bakterien hat. Dazu wurde ein Bakterienstamm über mehrere Tage gezüchtet und zu Beginn des Versuchs auf einer Platte verteilt. Diese wurde dann mit einem speziellen Mikroskop abfotografiert. Somit konnten die Bakterien auf den entstandenen Fotos gezählt werden. Im Anschluss wurde eine Lösung mit dem Medikament auf die Bakterien gegeben und nach bestimmten Zeitabständen wieder unter dem Mikroskop fotografiert. Im Anschluss hat sich gezeigt, dass sich zunächst die Struktur der Bakterien verändert hat. Später wurde dann auch deutlich, dass die Population der Bakterien stark gesunken ist. Das Experiment zeigte also, dass das getestete Medikament eine negative Auswirkung auf die Bakterien hat, und die im Voraus gestellten Vermutungen der Doktoranden wurden bestätigt.

Abgetrenntes Eiweiß

Insgesamt hat uns das Praktikum am Max-Planck-Institut, und der Aufenthalt in Berlin, sehr gut gefallen. Wir hatten die Möglichkeit, die Arbeit der Forscher sehr genau kennenzulernen und auch einige lehrreiche Informationen für den zukünftigen Biologieunterricht mitzunehmen. Besonders gut gefallen hat uns die Tatsache, dass wir sehr viele Verfahren mit durchführen und am Ende sogar ein Experiment selbstständig, ohne Hilfe, ausführen durften.

Allgemein wurden wir während des Praktikums immer in die Versuche involviert und konnten aktiv mitarbeiten. Die Forscher haben sich stets Zeit genommen, uns die Versuche und Geräte zu erklären, und immer auf unsere Fragen geantwortet. Sehr gut gefallen hat uns die abwechslungsreiche Arbeit, da wir jeden Tag einen anderen Versuch durchführen durften, beziehungsweise uns jeden Tag unterschiedliche Verfahren und Geräte nähergebracht wurden.

Wir bedanken uns bei der Forschungsgruppe „Mechanismen der transkriptionellen Regulation“, insbesondere bei Dr. Sebastiaan Meijsing, Edda Einfeldt und Cordula Mancini, und der Arbeitsgruppe „Gene Regulation and Systems Biology of Cancer“ (Dr. Marie-Laure Yaspo) für die Betreuung und Unterstützung während des Praktikums. Weiter bedanken wir uns bei den Organisatoren der Auricher Wissenschaftstage, die uns dieses Praktikum ermöglicht haben.

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