Shuttle-Plasmid

Ein Shuttle-Plasmid, Shuttle-Vektor oder binärer Vektor wird in der Molekular- und Zellbiologie bzw. der Gentechnik eingesetzt, um Erbinformationen zunächst in Bakterien zu vermehren und sie dann in einen Zielorganismus zu übertragen, der sie ablesen kann, d.h. ein Protein auf der Basis dieses Bauplans herstellen kann.

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Normalerweise wird DNA, die entsprechende Erbinformation enthält, in einen Zielorganismus eingebracht (s. auch Transformation). Häufig kommt es in der Praxis aber vor, dass der Zielorganismus nicht leicht zu verändern ist, weil er DNA nur schlecht aufnimmt und nicht vermehrt. Dadurch würde unter den gesamten Zellen nur ein kleiner, nicht signifikanter Teil verändert und die Gesamtkultur wäre als Studienobjekt unbrauchbar. Die vorherige Vermehrung der DNA in Bakterien erlaubt den Einsatz größerer Mengen DNA und damit die Veränderung eines größeren Anteils von Zielzellen. Der Shuttle-Vektor bietet dabei den Vorteil, direkt in beiden Organismen eingesetzt werden zu können.

In Shuttle-Plasmiden ist die DNA in Plasmidform mit zwei Replikationsstartpunkten für zwei unterschiedliche Organismen ausgestattet. Häufig setzt man Shuttle-Plasmide mit einem pro- und einen eukaryontischen Replikationsursprung ein. Somit kann die Replikation des Plasmids in Prokaryonten (Bakterien) und Eukaryonten (Pflanzen, Pilze, Tiere) stattfinden.

Shuttle-Plasmide werden insbesondere eingesetzt, wenn eine bestimmte Spezies (zum Beispiel Hefen) nur geringe Mengen an zirkulärer DNA liefert, aber z.B. für Untersuchungen größere Mengen gebraucht werden. Die Plasmide werden daher in der Regel im Bakterium Escherichia coli amplifiziert. Hierzu müssen die Plasmide neben den Elementen ihres Herkunftsorganismus (hier also Hefe) Sequenzen zur autonomen Replikation und Selektion in ihrem Wirtsorganismus (hier also E. coli) besitzen. Man bezeichnet solche Plasmide dann als Shuttle-Plasmid (engl: shuttle = Pendelverkehr). Das Plasmid kann also zwischen zwei verschiedenen Organismen pendeln.
Des weiteren sind eine oder mehrere Restriktionsschnittstellen erforderlich, die das Klonieren von Fremd-DNA ermöglichen und günstigerweise nur einmal auf dem Vektor vorhanden sind.

Über die Amplifikation der interessierenden DNA in der Bakterienkultur erhält man auf einfache und schnelle Weise ausreichend große Mengen an DNA, die dann zur Untersuchung und Manipulation des eigentlichen, in der Regel eukaryontischen Zielorganismus eingesetzt werden kann.

Siehe auch

• Vektor (Gentechnik)
• Plasmid