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Lexikon der Biologie: Überexpression

Überexpression w, overexpression, besonders starke Expression von Genen (Genexpression) und dadurch extreme Anhäufung des korrespondierenden Proteins. Die hierfür verwendeten Promotoren werden deshalb als starke Promotoren bezeichnet. Überexpression wird gentechnologisch zur Produktion großer Proteinmengen eingesetzt. Spezielle Expressionsvektoren, in die das gewünschte Gen eingefügt ist, werden in geeignete Wirtsorganismen eingebracht und führen nach spezifischer Induktion oder aber spontan (sog. konstitutive Expression) über starke Transkriptions- und Translationssignale zur enormen Anreicherung des gewünschten Genprodukts (über 50% Anteil des rekombinanten Proteins am Gesamtprotein einer Wirtszelle sind erreichbar). Überexpression ermöglicht die Gewinnung spezifischer Proteine für wissenschaftliche, medizinische und industrielle Zwecke. In transgenen Pflanzen und transgenen Tieren wird Überexpression neben der Produktion bestimmter pharmazeutisch oder wirtschaftlich wichtiger Substanzen (gene-farming) auch dazu verwendet, um die Funktion eines Proteins zu untersuchen und gegebenenfalls aus Veränderungen im Phänotyp der transgenen Organismen Rückschlüsse zu ziehen. Bei transgenen Pflanzen führt Überexpression eines eingeführten Gens häufig zur Abschaltung dieses Gens und zu mit ihm verwandter Gene der Wirtszelle (sog. silencing). Ursache ist vermutlich ein ursprünglich gegen Virenbefall gerichteter Abwehrmechanismus (pflanzliche Abwehr), der es der Wirtszelle erlaubt, Fremdgene als solche zu erkennen und über Abbau der entsprechenden mRNA (messenger-RNA) unwirksam zu machen. Um dieses silencing zu umgehen, wird seit neuestem die sog. clean DNA technology eingesetzt, bei dem das Fremdgen nicht auf einem Plasmid, sondern mit Hilfe eingeschossenener Goldpartikel ohne jede Begleit-DNA eingebracht wird (biolistische Methode). Expressionssystem, Gentechnologie.

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