Biochemische Reaktionen besser verstehen

Leben ist Bewegung. In jeder Zelle laufen permanent chemische Reaktionen ab, sie sind der Kern des Stoffwechsels. Wenn wir wissen, wie diese Reaktionen vor sich gehen, können wir besser verstehen, wie zum Beispiel Krankheiten entstehen.

Die moderne Systembiologie will die Zelle in der Gesamtheit ihrer komplexen und dynamischen Abläufe verstehen und abbilden. Sie braucht deshalb dringend ablaufsbezogene, also kinetische Informationen der biochemischen Reaktionen. Entscheidend ist dabei, dass die experimentell gewonnenen Daten in einer intuitiven und verständlichen Weise zugänglich sind. Die bereits veröffentlichten Daten über Reaktionskinetik sind nicht standardisiert und weit verstreut. Bisher sind nur wenige Datenbanken mit Informationen zur Reaktionskinetik verfügbar. Wer dort auf die kinetischen Daten zugreift, kann sie jedoch nicht einfach weiterverarbeiten und damit beispielsweise eine Computersimulation „füttern“.

Um diesen Zustand zu ändern und „Bewegung“ in die Systembiologie zu bringen, haben Wissenschaftler der EML Research in Heidelberg SABIO-RK entwickelt: Eine Datenbank mit Informationen zur Kinetik biochemischer Reaktionen, die dem suchenden Wissenschaftler Aufschluss über die Geschwindigkeit und die Bedingungen von Reaktionen gibt, wie zum Beispiel die Temperatur oder den pH-Wert.

Die Datenbank SABIO-RK (System for the Analysis of BIOchemical pathways- Reaction Kinetics) enthält Informationen über die kinetischen Eigenschaften von biochemischen Reaktionen. SABIO-RK ist die erste Datenbank weltweit, die auch die Formeln zu kinetischen Gesetzen speichert. Kinetische Gesetze sind eine wichtige Voraussetzung, um Computersimulationen durchführen zu können. Außerdem bietet EML Research die Informationssuche und den Datenexport im SBML-Format an, der Standardcomputersprache für die Systembiologie. Die Datenbank liefert damit eine Basis für Simulationen unter verschiedenen Bedingungen.

Sie ist web-basiert und steht allen Wissenschaftlern, die mit Enzymen und Reaktionen arbeiten, zur Verfügung. „Das Interesse bei Biologen und Biochemikern, die Modelle erstellen möchten, ist sehr groß“, berichtet Dr. Isabel Rojas, Gruppenleiterin bei EML Research.

Der Nutzer kann nach einer speziellen Reaktion suchen, zum Beispiel aus dem Zuckerstoffwechsel. Daraufhin kann er mit Hilfe der gefundenen Information ein Modell in SBML erstellen und in das Simulationsprogramm COPASI laden, das ebenfalls am EML Research-Institut entwickelt wurde, gemeinsam mit einem US-Partner.

Das Heidelberger Forschungsinstitut hat seine Erfahrung mit wissenschaftlichen Datenbanken aus dem BMBF-Projekt „ELSA“ in die Entwicklung von SABIO-RK eingebracht. Für die Datenbank muss das Wissen aus Fachartikeln ausgewertet werden, die in PubMed verzeichnet sind, einer der größten Datenbanken von wissenschaftlichen Artikeln aus den Lebenswissenschaften. Seit gut einem Jahr werten Biologie- und Biochemiestudenten die Fachartikel aus. Drei Kuratoren prüfen die Informationen und geben die geprüften Daten in die Datenbank ein. Bisher wurden mehr als 1600 Artikel ausgewertet, davon enthielten rund 50 Prozent wichtige kinetische Daten, die in jetzt ca. 7500 Einträgen zu über 1900 Reaktionen und rund 300 Organismen in der Datenbank gespeichert sind.

Langfristig soll SABIO-RK zu einer Enzyklopädie für Reaktionskinetik werden und auch auf ausgefallene Fragestellungen flexibel reagieren können.

SABIO-RK ist ein Projekt der EML Research und wird hauptsächlich von der Klaus Tschira Stiftung unterstützt. Es wird zusätzlich auch innerhalb des SYCAMORE-Projekts vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Die Datenbank wird beim kommenden Heidelberger Innovationsforum am 8./9. Mai im Studio der Villa Bosch präsentiert. www.heidelberger-innovationsforum.de

SABIO-RK kann ab sofort für wissenschaftliche Zwecke genutzt werden unter:
http://sabiork.villa-bosch.de/
Ihre wissenschaftliche Ansprechpartnerin:
Dr. Isabel Rojas
EML Research gGmbH
Tel: +49-6221-533-231
Fax: +49-6221-533-298
Isabel.rojas@eml-research.de
Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
Dr. Peter Saueressig
EML Research gGmbH
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel: +49-6221-533-245
Fax: +49-6221-533-198
peter.saueressig@eml-research.de