Grüsse gehen raus an den Mitarbeitenden des Monats an der ETH: Der KingFisher
Liebe HealthFerm Citizen Scientists, hallo Welt!
Ich möchte euch einen meiner Lieblingskollegen im Labor vorstellen: den KingFisher. Er ist kein Vogel und hat nicht einmal Hände. Er ist ein Roboter! Der KingFisher ist sehr geschickt und effizient und (fast) immer motiviert, DNA zu extrahieren.
Was ist eine DNA-Extraktion?
Jede einzelne Zelle im menschlichen Körper, aber auch in Pflanzen, Pilzen und Bakterien, enthält eine Kopie des jeweiligen Genoms. Das Genom speichert die genetische Information eines Organismus in Form von Desoxyribonukleinsäure (DNA)-Molekülen. Die DNA zu extrahieren bedeutet, diese DNA-Moleküle aus einer einzelnen Zelle aufzureinigen oder DNA-Moleküle aus Millionen von Zellen gleichzeitig zu isolieren und sie von anderen Molekülen wie Proteinen, Kohlenhydraten oder Fettsäuren zu trennen.
Warum extrahieren wir DNA?
Die DNA ist eine Abfolge verschiedener so genannter Nukleotide. Nukleotide sind kleine Moleküle, die aneinandergereiht werden können, wie Buchstaben, die Wörter bilden. Diese "DNA-Wörter" werden weiter aneinandergereiht, um Sätze, Paragraphen und Kapitel zu bilden - die Gene. Die meisten Gene sind in hohem Masse konserviert, d.h. sie sind nicht nur innerhalb einer bestimmten Art sehr ähnlich, sondern sogar über die Reiche des Lebens hinweg! Es gibt aber auch einige Teile in den Genomen, die sehr variabel sind. Diese variablen Bereiche ermöglichen es den Forscher*innen, verschiedene Organismen anhand des genetischen Codes voneinander zu unterscheiden. Durch die Entnahme der DNA einer Zelle und die Entschlüsselung dieser variablen Bereiche auf der DNA ist es daher möglich, die Art einer einzelnen Zelle zu bestimmen oder festzustellen, welche verschiedenen Arten von Zellen in einem komplexen Gemisch mit mehreren Arten vorhanden sind.
Warum DNA aus Sauerteig extrahieren?
Jeder Sauerteig enthält eine komplexe Mischung aus verschiedenen Hefen und Bakterien, die beide zum einzigartigen Geschmack und zur Beschaffenheit von Sauerteigbrot oder anderen Backwaren mit Sauerteig beitragen. Unser Ziel bei HealhtFerm ist es, jede einzelne dieser Mikroben in allen von Ihnen gesammelten Sauerteigproben zu identifizieren! Dazu extrahieren wir zunächst die DNA jeder Sauerteigprobe und entschlüsseln dann die extrahierten DNA-Sequenzen, um die verschiedenen Bakterien und Hefen in Ihrem Sauerteig zu identifizieren. Wenn wir die genaue mikrobielle Komposition kennen, können wir diese Daten mit den eingereichten Rezepten sowie sensorischen Analysen abgleichen. Dies ermöglicht herauszufinden, welche Mikroben zu interessanten Eigenschaften eines Sauerteigs oder eines anderen fermentierten Lebensmittels führen, zum Beispiel zu besonders guten Nährwerten nach der Fermentation. Mit diesem Wissen können wir zukünftig gezielt Mikroben kombinieren, um massgeschneiderte Sauerteige zu entwickeln, die bestimmte Geschmackseigenschaften aufweisen, gesundheitsförderlich sind und eine hohe Fermentationsaktivität aufweisen.
Was macht also der KingFisher?
Wie der Name schon sagt, fischt er. Eisvögel sind für ihre bemerkenswerten Fischereifähigkeiten bekannt - sie sind schnell und effizient beim Fangen ihrer Beute. So ist auch unser lieber Roboterfreund, der effizient und gezielt DNA fängt. Außerdem ermöglicht unser KingFisher-Roboter die parallele DNA-Extraktion aus 96 verschiedenen Sauerteigen zur gleichen Zeit! Wenn das nicht toll ist!
Figure 1. KingFisher Apex, ThermoFisher Scientific. DNA-Extraktionsroboter und Kollege im Labor. Gute Arbeitsmoral, effizient und zuverlässig (meistens, außer im April. Er scheint sich an das wechselnde Wetter anzupassen, was entweder zu einigen wirklich guten Extraktionsläufen oder zu kompletten Abstürzen führt, die einen Neustart von Anfang an erfordern).
- Kingfisher image from Planet Custodian https://www.planetcustodian.com/spectacular-images-of-kingfisher-in-action/6959/
- KingFisher image from ThermoFisher Scientific https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/5400910
