Nach einer erstaunlich kurzen woche von nur drei Arbeitstagen, in denen kaum Nennenswerte Ereignisse stattgefunden haben, hat die letzte Woche meiner Arbeit hier mit einem besonders ereignisreichen Montag begonnen. Das ist dabei der Besichtigung verschiedener Institute und Laboratorien zu verdanken.

Los ging’s mit einer Führung durch das Institut für Umweltbiotechnologie. Hier werden unter anderem Mikroorganismen erforscht, die Plastik oder auch giftigen Sprengstoff abbauen, der nach Sprengungen übrig bleibt. Daneben wurde mir Einblick in die Brutkammer gewährt, wo Mikroorganismen bei konstanten 37° gezüchtet werden. Eine ähnliche Funktion erfüllt auch der Fermenter (auch Bioreaktor), ein Behälter, in dem bestimmte Mikroorganismen, Zellen oder kleine Pflanzen unter möglichst optimalen Bedingungen kultiviert werden.


Damit war der Rundgang allerdings noch nicht zu Ende. Auch das Institut für organische sowie das für anorganische chemische Technologie entzogen sich nicht meiner ungeteilten Aufmerksamkeit und so hatte ich bald Wissen über Glove Boxes und NMR akkumuliert.

Eine Glove-Box (in deutsch: Handschuhkasten) ist ein Gerät, das viele bereits kennen werden, auch wenn sich nicht alle etwas unter diesem Namen vorstellen können. Dabei handelt es sich um einen Behälter, der gegenüber dem umgebenden Arbeitsraum hermetisch und gasdicht abgeschlossen ist. Innerhalb des Handschuhkastens kann eine definierte Atmosphäre zur Bearbeitung empfindlicher oder gefährlicher Stoffe erzeugt werden ( http://de.wikipedia.org/wiki/Glove_Box ).

Die NMR-Spektroskopie (Kernspinresonanz-Spektroskopie) ist eine Methode, um die elektronische Umgebung von Atomen, bzw. deren Wechselwirkung mit Nachbaratomen zu untersuchen. So kann etwa Struktur, Dynamik und Konzentration von Molekülen bestimmt werden. Die Abkürzung NMR entspringt hierbei den Anfangsbuchstaben der englischen Wörter „nuclear magnetic resonance“. In der Nähe eines Magneten eines solchen Spektrometers ist es ratsam, sämtliches Metall abzulegen, das man bei sich trägt. Manche Menschen meinen sogar zu spüren, wie das Eisen im Blut auf den Magneten reagiert.

Die Primer wurden bereits am Donnerstag geliefert, sodass ich an diesem Tag zum ersten Mal im Labor tätig wurde. Nach einer kurzen Übung im Pipettieren, durfte ich auch schon mit den Primern arbeiten. Zuerst wurde ein Mastermix für die PCR-Amplifikation erstellt, in dem die DNA, die Polymerase, die Primer und ein paar andere Bestandteile waren. Wie bereits beschrieben, dient die PCR (Polymerase Chain Reaction - http://de.wikipedia.org/wiki/Polymerase-Kettenreaktion) der Vervielfältigung der Erbsubstanz. Diese wird im PCR-Gerät zunächst soweit erhitzt, dass sich die Doppelstänge aufteilen. Die Primer binden dann an den für sie vorgesehenen Stellen und dienen so der Polymerase (in unserem Fall benutzten wir „Phusion® DNA Polymerase“) als Startpunkt. Das PCR-Gerät durchläuft mehrere Zyklen, wobei immer die Produkte vorhergehender Zyklen als Ausgangsstoffe für den nächsten dienen. Daher der Begriff Kettenreaktion.

Schon sind weitere 3 Arbeitstage um und im designen von Primern bin ich inzwischen recht routiniert.
Nicht nur Pseudomonas-, auch E. Coli-Sequenzen durfte ich inzwischen untersuchen.
Ferner wurde mir die Aufgabe übertragen, ein SOP-Formular (Standard Operating Procedure) über Primer-Design anzufertigen. Ein SOP kann man sich als eine Arbeitsanweisung vorstellen, die häufig
wiederkehrende Arbeitsabläufe beschreibt und den Ausführenden so eine Hilfe bietet. Durch ein SOP
müssen beispielsweise bei Experimenten nur klar definierte Schritte befolgt werden. Man muss also lediglich die Parameter beachten, die von Experiment zu Experiment verschieden sind. So können immer gleiche Prozessabläufe gewährleistet und dokumentiert werden.

Ferner muss ich jetzt nicht nur Primer für Gaps, sondern auch für Deletionen designen. Das sind Regionen, die aus der Genomsequenz herausgeschlagen wurden (z.B. durch Mutation), die allerdings in einem Referenzstamm vorhanden sind. Aber nicht nur Deletionen, auch Primer wollen überprüft werden, um festzustellen, ob sie an mehr als einer Stelle in der Sequenz binden. Sollte dem so sein kann es problematisch werden, da ich die Primer eben für ganz bestimmte Regionen designe, die man sequenzieren will.

Nach meinen ersten zwei Praktikumstagen an der TU Graz am Institut für Genomik und Bioinformatik wurden mir bereits einige Informationen vermittelt, die nun endlich auch in einen ersten Blog-Eintrag Einzug finden. Nach einer kurzen Vorstellungsrunde folgten an Tag eins eine informative Labor- und Computereinführung, danach wurden mir auch schon die ersten Aufgaben zugeteilt. Diese beziehen sich vorläufig nur auf die Arbeit am Computer, wobei ich bisher im "Primer-Design" tätig war. Mein Betreuer, DI Peter Krempl, hat mich dafür mit dem Umgang der Software „CLC Genomics Workbench 4“ vertraut gemacht. Aber was versteht man unter "Primer-Design"? Im Wesentlichen bezieht sich meine Aufgabe auf die Sequenzierung der Genomsequenz eines Pseudomonas-Stammes. Die Software lädt eine durch 454-Sequenzierung erhaltene, rohe Genomsequenz, in der ich nach noch nicht sequenzierten „Gaps“, also Lücken, suchen muss. Hier kommen nun die Primer zum Einsatz. Vor der Stelle mit den noch unbekannten Basenpaaren wird ein Forward-, dahinter ein Reverse-Primer angelegt. Diese Primer bestehen jeweils aus einem bestimmten Abschnitt der DNA und werden für die PCR-Amplifikation benötigt, ein Verfahren, das der Vervielfältigung der DNA dient. Die Primer selbst erfüllen die Aufgabe eines Startpunktes für eine DNA-Polymerase, also eines DNA-replizierenden Enzyms. Die fertigen Primer sind bereits bestellt und bald steht wohl meine erste PCR-Amplifikation an. Ich darf also gespannt sein, mehr Details dazu werden folgen.