TALEN

Molekularbiologisches Verfahren, um DNA gezielt zu schneiden und zu verändern. An der Schnittstelle können einzelne DNA-Bausteine entfernt, „unlesbar“ gemacht oder geändert werden. Das Verfahren wird in der Pflanzen- und Tierzüchtung eingesetzt und den Neuen genomischen Techniken (NGT) zugerechnet.

TALEN (Transcription activator-like effector nuclease) sind künstlich hergestellte Restriktionsenzyme, also Enzyme, welche einen DNA-Strang an einer definierten Stelle im Genom schneiden können. Sie werden auch als Designer-Nukleasen bezeichnet und bestehen aus einem DNA-bindenden Bereich und einem Enzym, welches doppelsträngige DNA schneiden kann (Endonuklease). Der DNA-bindenden Teil passt genau zu der Zielsequenz. Dort schneidet die Endonuklease die DNA.

Wie bei den anderen Genome Editing-Verfahren (CRISPR/Cas, Zinkfinger) werden auch bei TALEN die zelleigenen Reparatursysteme genutzt, um DNA zu „editieren“. An der Stelle des Doppelstrangbruchs können anschließend zufällig einzelne DNA-Bausteine entfernt oder „falsch“ zusammengesetzt werden. Dadurch kann das betreffende Gen nicht mehr richtig abgelesen werden (nicht-homolog, Abb. unten rechts). Dadurch wird das jeweilige Genprodukt – ein bestimmtes Protein – nicht mehr gebildet. – Bei der homologen Reparatur kann an der Bruchstelle ein neuer Gen-Abschnitt oder eine veränderte Variante einer kurzen DNA-Sequenz (Mutation) eingefügt werden (Abb. unten links).

Die Herstellung von TALEN-Systemen ist recht aufwendig, da für jede neue DNA-Bindungsstelle entsprechende TALEN konstruiert und hergestellt werden müssen. Die TALEN-Enzyme werden meist mit gentechnischen Verfahren in die zu editierende Zellen eingebracht. Wenn sie dort ihren Zweck erfüllt und die beabsichtigte Mutation herbeigeführt haben, werden TALEN nicht mehr benötigt. Es werden nur solche Nachkommen für die weitere Vermehrung ausgewählt, in denen sie nachweislich nicht mehr vorhanden sind. So entsteht etwa Saatgut, dessen Erbgut zwar die gewünschte Mutation enthält, jedoch in der Regel kein fremdes Genmaterial.

Das CRISPR/Cas-System hat inzwischen TALEN als das am häufigsten genutzte Genome Editing-Verfahren abgelöst.

In den USA begann 2018 der Anbau einer mit Hilfe von TALEN entwickelte Sojabohne, die weniger gesättigte Fettsäuren und dafür mehr Ölsäure enthält. Weitere mit TALENs editierte Pflanzen stehen vor der Markteinführung (Kartoffeln, Weizen). In den USA unterliegen genom-editierte Pflanzen, in die keine neuen DNA-Sequenzen eingeführt wurden, nicht dem Gentechnik-Recht. Sie können ohne besondere Auflagen angebaut und verarbeitet werden.

Dagegen entschied der Europäische Gerichtshof (EuGH) im Juli 2018, dass alle mit Genome Editing-Verfahren erzeugte Pflanzen und damit auch solche mit TALEN, unter die geltenden Gentechnik-Gesetze fallen.

Siehe auch

DNA Restriktionsenzym Genome Editing CRISPR/Cas Zinkfinger Gen Nuklease