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Lexikon der Biologie: Xenopus-Oocyten-Expressionssystem

Xenopus-Oocyten-Expressionssystem s, Xenopus-Oocyten-System, in-vitro-Translationssystem aus intakten Oocyten (Amphibienoocyte) des Krallenfrosches Xenopus laevis (Xenopus), in die eine gewünschte exogene mRNA (messenger-RNA) injiziert wird. Im Gegensatz zu den endogenen mRNAs, die durch Proteinfaktoren blockiert sind (messenger-Ribonucleoproteine, Translationskontrolle), wird die exogene mRNA mit hoher Effizienz translatiert (Translation). Zum Nachweis des Produkts werden radioaktiv markierte Aminosäuren (Markierung) mit injiziert oder einfach ins Medium gegeben und die synthetisierten Proteine durch Gelelektrophorese und Autoradiographie identifiziert. Mit der Expression (Genexpression) eines Membrankanalproteins, z.B. eines Ionenkanals, einer Ionenpumpe oder eines gap-junction-Kanals (Connexon, gap-junctions), in einer Zelle, die normalerweise das betreffende Protein nicht besitzt, bietet sich z.B. auch die Möglichkeit, die Eigenschaften des normalen Kanalproteins im Vergleich zu einem mutierten Kanalprotein zu charakterisieren. Für solche Untersuchungen haben sich Oocyten von Xenopus laevis bewährt ( vgl. Abb. ). Zunächst wird die für das zu untersuchende Kanalprotein spezifische mRNA in einem zellfreien System durch Transkription des klonierten Gens in ausreichender Menge hergestellt (in-vitro-Transkription). Man kann aber auch von einer mRNA-Mischung ausgehen, die direkt aus entsprechenden Geweben präpariert wurde. Dann wird eine follikuläre Oocyte mit Kollagenase behandelt, um die umgebenden Follikelepithelzellen zu entfernen, so daß schließlich die Oocyte freigelegt ist. Nach Mikroinjektion der mRNA und anschließender Inkubation werden die Eigenschaften des entstandenen Kanalproteins z.B. mit der patch-clamp-Methode analysiert. Während das Wildtyp-Protein die gleichen Eigenschaften wie das Protein in der Ursprungszelle aufweist, können die Eigenschaften der in diesem System untersuchten mutierten Kanalproteine verändert sein, z.B. hinsichtlich der Öffnungsdauer oder der Leitfähigkeit der Kanäle. Auf diese Weise lassen sich einzelnen Bereichen, ja sogar einzelnen Aminosäuren, des Kanalproteins bestimmte Funktionen zuordnen (z.B. Spannungsfühler-Eigenschaften).



Xenopus-Oocyten-Expressionssystem

a
isolierte, freigelegte Oocyte; b Mikroinjektion von mRNA, die für ein Kanalprotein codiert; c Inkubation (24–48 h) zur Synthese des Kanalproteins und zum anschließenden Einbau in die Plasmamembran; d Messung der Kanalproteinaktivität durch patch-clamp-Registrierung

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