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Potsdamer Systembiologen liefern am Modell-Organismus Alge wichtige Erkenntnisse zur Funktion von Genomen

28.05.2008
In der Vergangenheit haben Wissenschaftler aus den Bereichen der Lebenswissenschaften versucht, Organismen zu verstehen, indem sie das jeweilige biologische System in seine einzelnen Bausteine zerlegt haben, um diese Einzelkomponenten quasi in Isolation zu analysieren.

Diese Vorgehensweise stößt jedoch bei der Betrachtung des Organismus als Ganzes auf Grenzen. Die ganzheitliche Betrachtungsweise lebender Systeme ist das gemeinsame Anliegen der Wissenschaftler aus zahlreichen Disziplinen, die sich der noch relativ jungen Forschungsrichtung der Systembiologie verschrieben haben.

Dem biologischen Modell-Organismus wird ein mathematisches Modell zur Seite gestellt, welches ausgehend von molekularbiologischen Grundlagen das Verhalten nachbilden und neue Phänomene vorhersagen kann. Mit dieser Vorgehensweise wird zum Verständnis der prinzipiellen Funktionsweise eines biologischen Systems als Ganzes beigetragen. So entwickeln Theoretiker und Experimentatoren aus den Bereichen der Biologie, Chemie, Biochemie, Physik, Mathematik, Informatik und Medizin eine gemeinsame Sprache, aber auch Konzepte zur Integration von wissenschaftlichen Inhalten.

Dass dies gelingen kann, haben nun Wissenschaftler aus der Golmer Forschungseinrichtung für Systembiologie (GoFORSYS), einem der vier deutschlandweiten Forschungseinheiten der Systembiologie (FORSYS), gezeigt. An der GoFORSYS sind Experten der Universität Potsdam und der Max-Planck-Institute für Molekulare Pflanzenphysiologie und Kolloid- und Grenzflächenforschung beteiligt.

Die Wissenschaftler untersuchen eine einzellige Alge mit dem Ziel, den Zusammenhang zwischen Photosynthese und Biomasseproduktion zu verstehen. Die gewonnenen Kenntnisse sollen in einer späteren Phase des Projektes auf höhere Pflanzen, auch Kulturpflanzen, übertragen werden. Durch die enge Zusammenarbeit der Arbeitsgruppe für experimentelle Systembiologie von Privat-Dozent Dr. Wolfram Weckwerth, der Arbeitsgruppe für theoretische Systembiologie, geleitet von Dr. Oliver Ebenhöh, und der Bioinformatik-Gruppe des Max-Planck-Institutes für Molekulare Pflanzenphysiologie von Dr. Dirk Walther ist es gelungen, experimentell gewonnene Metabolom- und Proteom-Daten mit vorhandenen Modellen der Genomvorhersage abzugleichen.

Das Metabolom umfasst die Gesamtheit aller Stoffwechselmoleküle, während das Proteom alle in Zellen vorkommenden Proteine beschreibt. Diese in ihrem Umfang gegenwärtig einzigartigen Messungen in einer Grünalge ermöglichten es, theoretische Genmodelle experimentell zu bestätigen und darüber hinaus neue Stoffwechselwege vorherzusagen. Dies hat schließlich dazu geführt, dass bei dem untersuchten Modellorganismus alle Stoffwechselkomponenten und deren Interaktionen zu einem kompletten Netzwerk verknüpft werden konnten und somit eine Grundlage für die zukünftige, den Organismus in seiner Gesamtheit umfassende, Modellierung geschaffen wurde.

Die Ergebnisse, die grundlegende Verfahrensweisen für zukünftige Genom-Annotationsprojekte bieten, konnten in der Fachzeitschrift Genetics veröffentlich werden (May et al. 2008 Genetics, http://www.genetics.org/current.shtml).

Hinweis an die Redaktionen:
Für weitere Informationen steht Ihnen Dr. Wolfram Weckwerth von der Universität Potsdam telefonisch unter 0331/567-8109, E-Mail: weckwerth@mpimp-golm.mpg.de zur Verfügung.
Weitere Informationen zum Projekt sind im Internet unter
www.goforsys.de abrufbar.
Ansprechpartnerin: Dr. Claudia Falter, Tel.: 0331/5678470,
E-Mail: goforsys@uni-potsdam.de

Andrea Benthien | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-potsdam.de/pressmitt/2008/pm120_08.htm
http://www.genetics.org/current.shtml
http://www.goforsys.de

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