Entwicklung eines integrierten Softwarepaketes zur Unterstützung des Designs und der Synthese artifizieller Gene in einer Hochdurchsatz-Umgebung

David Raab
2004
Synthetische Gene, aus Oligonukleotiden aufgebaute und bis zu mehrere Kilobasen große dsDNA-Fragmente, haben sich bereits in vielen Bereichen der Molekularbiologie und der molekularen Medizin zu einem wertvollen Werkzeug entwickelt. Dennoch wird das hohe Potential dieser Technologie bislang nur zu einem Bruchteil genutzt. Dies liegt vor allem darin begründet, dass trotz enormer Fortschritte der Aufbau eines synthetischen Gens für den einzelnen Forscher immer noch mühsam und kostspielig ist.
more » ... ber hinaus werden die Möglichkeiten des rationalen Sequenzdesigns mangels geeigneter Software bis jetzt nur unzureichend genutzt. Die Idee liegt jedoch nahe, durch hochgradige Automatisierung des Gensyntheseprozesses eine starke Reduktion sowohl der Synthesekosten als auch der Dauer zu erreichen. Um diesem Ziel näher zu kommen, wurde im Rahmen dieser Arbeit ein integriertes Softwarepaket erstellt, welches die Hochdurchsatzsynthese artifizieller Gene angefangen beim Design über die Syntheseplanung bis zur Herstellung und Qualitätskontrolle unterstützt. Kernstück der GeneOptimizer-Software bildet ein benutzerfreundlicher Sequenzeditor, der alle üblichen Bearbeitungsfunktionen beherrscht und das �Reißbrett� für das Sequenzdesign darstellt. Um die (codierende) Sequenz des synthetischen Genes optimal auf den Einsatzzweck und das Expressionssytem anzupassen, müssen häufig mehrere Kriterien, wie Anpassung der Kodonwahl und des GC-Gehaltes, Ausschluss von bestimmten DNA-Motiven und Repetitionen, Vermeidung stabiler Sekundärstrukturen etc. berücksichtigt werden. Durch die Degeneriertheit des genetischen Codes kann allerdings bereits ein sehr kleines Protein durch eine Vielzahl verschiedener DNA-Sequenzen codiert werden. Um eine Sequenz aufzufinden, welche den o.g. Kriterien in möglichst idealer Weise entspricht, wurde ein Algorithmus entwickelt, welcher auf der Verwendung eines �gleitenden Kombinationsfensters� beruht. Innerhalb dieses mehrere Kodons langen Fensters werden alle möglichen Kombinationen synonymer Kodons generiert und [...]
doi:10.5283/epub.10234 fatcat:7m4seo54qzh4jmdzgdyzvm3qpi