Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Systembiologie von Mikroorganismen - BMBF-Projekt mit FOMAAS-Beteiligung gestartet

21.02.2006


Die Systembiologie des biotechnologisch genutzten Mikroorganismus Corynebacterium glutamicum steht im Mittelpunkt eines soeben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF gestarteten Verbundprojekts an dem das Siegener Forschungszentrum für Multidisziplinäre Analysen und Angewandte Systemoptimierung FOMAAS mit mehreren Doktoranden beteiligt sein wird. Die hierfür benötigten experimentellen Daten werden von den Partnern in Jülich, Köln, Halle, Bielefeld, Ulm und Erlangen bereitgestellt. Das Gesamtprojekt hat einen Umfang von über 5 Millionen Euro, an dem sich die Degussa AG federführend beteiligt.


Die noch junge Disziplin der Systembiologie hat sich zum Ziel gesetzt, lebende Organismen als komplexe Systeme miteinander wechselwirkender Komponenten zu verstehen. Diese Zielsetzung wird erst durch die Verfügbarkeit von so genannter Hochdurchsatz-Messtechniken sinnvoll, mit denen in kurzer Zeit eine große Zahl von aussagekräftigen Daten über den lebenden Organismus generiert werden kann. Dazu gehören z.B. die allgemein bekannten DNA-Chips, aber auch viele andere neue Messmethoden zur Quantifizierung einzelner Proteine oder Metabolite in der Zelle. Getrieben durch diese technische Entwicklung hat sich die Systembiologie schon in wenigen Jahren zu einem florierenden Forschungszweig entwickelt. So fand die fünfte "International Conference on Systems Biology" im Oktober 2005 in der Havard Medical School (Boston) statt. Das FOMAAS war gleich mit mehreren Beiträgen beteiligt.

Grundlagenforschung und Anwendung liegen selten so nah beisammen, wie im Bereich der Systembiologie. Mit der Beantwortung systembiologischer Fragestellungen sind oftmals zugleich auch wichtige biotechnologische oder medizinische Erkenntnisse verbunden. So werden seit vielen Jahren Feinchemikalien in biotechnologischen Produktionsprozessen mit Hilfe von Mikroorganismen produziert. Diese speziellen Organismen haben mit ihren frei lebenden Verwandten nicht mehr viel gemeinsam, denn sie wurden im Laufe der Jahrzehnte im Labor ’dereguliert’. Produktionsstämme scheiden in großen Mengen Stoffe aus, die sie eigentlich selbst für den Zellaufbau benötigen. Das Potential von klassischen ’Trial and Error Methoden’ der Stammverbesserung ist dabei heute so weit ausgereizt, dass nur noch ein systematisches Verständnis der Stoffwechselregulation in Verbindung mit gezielten gentechnischen Eingriffen zu Fortschritten führen kann. Dies ist insbesondere deshalb von hoher wirtschaftlicher Relevanz, weil der Feinchemikalienmarkt weltweit stark unter Druck steht und bereits kleine Produktivitätsgewinne zu großen Gewinnsteigerungen führen. Dies erklärt auch das große Interesse der Industrie an derartigen Fragestellungen.


Wie kommt es dazu, dass eine Ingenieur-Arbeitsgruppe aus Siegen eine derart zentrale Rolle in einem biologischen Verbundprojekt zukommt? Dies liegt ohne Zweifel an der universellen Anwendbarkeit des Systemdenkens auf alle Bereiche der Naturwissenschaft, Technik und Gesellschaft. Systemwissenschaftliche Ansätze sind Ingenieuren bestens vertraut und die omplexität technischer Systeme wird erst durch die ihre konsequente Anwendung möglich. So setzt sich beispielsweise eine startklare Boing 777 aus 150.000 verschiedenen Subsystemen zusammen, die durch hoch entwickelte Protokolle in komplexe Steuersysteme und Netzwerke organisiert sind. Diese werden durch ungefähr 1.000 Computer gesteuert, die alle Flugzeugfunktionen automatisiert ansteuern können. Niemand würde auf die Idee kommen, ein solches Flugzeug in seine elementaren Bestandteile zu zerlegen, um auf dieser Grundlage auf das Flugverhalten der Maschine zu schließen. Erst die Anwendung von Systemkonzepten macht derart komplexe Systeme handhabbar, verstehbar und in ihrem Verhalten vorhersagbar. Dies ist der Grund, warum Ingeniere für die Systembiologie wertvolle Beiträge liefern können.

Modellbildung, Analyse und Simulation komplexer Systeme sind seit vielen Jahren die Domäne des FOMAAS. Insbesondere die Mitarbeiter des Lehrstuhls für Simulationstechnik unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Wiechert sind seit nunmehr 15 Jahren auf dem biologischen Feld tätig. Die Siegener Arbeitsgruppe ist für das BMBF-Projekt bestens vorbereitet, da sie bereits über mehrere für diesen Zweck entwickelte Softwaresysteme verfügt. So wurden zusammen mit den Jülicher Partnern, die heute weltweit verwendete Methoden der metabolischen Stoffflussanalyse und der Stimulus-Response-Experimente mit schneller Probenahme maßgeblich mit voran getrieben. Die erste Methode erlaubt es, direkt in den Stoffwechsel einer lebenden Zelle zu blicken und die Stoffflüsse der einzelnen Reaktionsschritte im Zentralstoffwechsel zu quantifizieren. Mit der zweiten Methode können heute noch unbekannte Wechselwirkungen im Stoffwechsel einer Zelle aufgedeckt werden.

Kontakt und weitere Informationen:
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Wiechert
Universität Siegen, FBe 11/12 Maschinenbau und Elektrotechnik/Informatik
Lehrstuhl für Simulationstechnik und Informatik im Maschinenbau
Am Eichenhang 50, 57076 Siegen
Tel.: 0271-740-4727, -3394
Fax: 0271-740-3396
E-Mail: wiechert@simtec.mb.uni-siegen.de

Kordula Lindner-Jarchow M.A. | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-siegen.de

Weitere Berichte zu: BMBF-Projekt FOMAAS Mikroorganismus Organismus Systembiologie Zelle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher entschlüsseln das soziale Netzwerk der Immunzellen
28.04.2017 | Max-Planck-Institut für Biochemie

nachricht Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden
28.04.2017 | Universität Heidelberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die Kieler Förde – ein Trainingsbecken für Miesmuscheln

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mikroskop im Kugelschreiberformat: Auf dem Weg zur endoskopischen Krebsdiagnose

28.04.2017 | Medizintechnik

Leipziger Forscher kreieren borhaltiges künstliches Vitamin

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie