Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Regensburger Software charakterisiert die Funktion unbekannter Gene

23.12.2010
Die Arbeit eines Bioinformatikers hat auf den ersten Blick eher wenig mit Genetik gemein – er sitzt nicht im Labor, sondern in Räumen, die mit Computern vollgestopft sind. Dennoch ist die Arbeit von Bioinformatikern von zentraler Bedeutung für die Genetik. Die Bioinformatik liefert z.B. Software-Programme, mit denen die genaue Zusammensetzung einzelner Gene untersucht werden kann. Während das Genom das gesamte Erbgut eines Organismus bezeichnet, beinhaltet ein Gen als Abschnitt auf dem Genom die Erbinformation für ein Protein, das aus einer bestimmten Abfolge von Aminosäuren aufgebaut ist. Innerhalb der Protein-codierenden Gene legt wiederum die Abfolge der DNA-Basen die Reihenfolge der Aminosäuren im jeweiligen Protein fest: Im genetischen Code stehen jeweils drei Basen (ein Triplett oder Codon) für eine bestimmte Aminosäure. Durch die computergestützte Untersuchung des Codon-Gebrauchs – also der von Spezies zu Spezies unterschiedlichen Häufigkeit, mit der ein Codon für die Codierung einer bestimmten Aminosäure verwendet wird – können Bioinformatiker deshalb Rückschlüsse auf die Feinstruktur des Genoms ziehen.

Auf dieser Grundlage konnte bei vielen mikrobiellen Genomen eine Bevorzugung für eine kleine Zahl von Codons in solchen Genen festgestellt werden, deren „Produkte“ (Proteine) von der Zelle in großer Anzahl benötigt werden oder die in für das Überleben kritischen Situationen rasch hergestellt werden müssen. Dieser Codon-Gebrauch optimiert die Qualität der Proteinbiosynthese sowie deren Geschwindigkeit und ist ein wichtiger Faktor für das Zellwachstum. Unklar war allerdings bislang, welche Stoffwechselleistungen von dieser Translationsoptimierung profitieren. Mit einer neuen Software konnten Bioinformatiker um PD Dr. Rainer Merkl vom Institut für Biophysik und physikalische Biochemie der Universität Regensburg nun Licht ins Dunkel bringen. Die Regensburger Wissenschaftler führten in diesem Zusammenhang eine systematische Analyse von 388 mikrobiellen Genomen – Bakterien und Archaeen – durch. Für jede Spezies wurden eine Menge von translationsoptimierten Proteinen identifiziert und von den Forschern als das jeweils artspezifische „Effektom“ definiert.

Im Rahmen der Untersuchungen konnten die Forscher zeigen, dass die Lebensumgebungen der verschiedenen Spezies nur wenig Einfluss auf die Zusammensetzung des jeweiligen „Effektoms“ haben. Vielmehr fanden die Wissenschaftler heraus, dass die „Effektome“ im Wesentlichen aus der Teilmenge des Proteoms (der Gesamtheit aller Proteine in einem Lebewesen) bestehen, die zentrale Prozesse mikrobiellen Lebens aufrechterhält. Darüber hinaus beinhalten die Effektome aber auch Enzyme, die für den Abbau zellschädigender Substanzen und für die Überwindung von Stresssituationen verantwortlich sind. Somit konnten die Wissenschaftler nachweisen, dass das Zellwachstum zwar ein wichtiger, aber nicht der einzige Faktor ist, der die Translationsoptimierung per Codon-Gebrauch steuert. Die Regensburger Forscher leisteten mit dieser Arbeit auch einen wichtigen Beitrag zur Funktionsaufklärung bislang unbekannter Gene, da sie diejenigen identifizierten, die für das Überleben der Art essentiell sein müssen.

Die Ergebnisse der Untersuchungen sind vor kurzem in der renommierten Fachzeitschrift BMC Genomics erschienen (DOI: 10.1186/1471-2164-11-617).



Zur Bioinformatik:

Die Bioinformatik führt die beiden Disziplinen Informationstechnik und Molekularbiologie zusammen. Sie ist somit ein Zweig der anwendungsorientierten Informatik und eine wichtige Komponente moderner Biologie. Sie führt in der Medizin zu Schlüsselprodukten – meistens Softwaresystemen –, die bei der auf molekularbiologischem Wissen basierenden Diagnose und Therapie von Krankheiten sowie beim Medikamentenentwurf eingesetzt werden können.

Ansprechpartner für Medienvertreter:

PD Dr. Rainer Merkl
Universität Regensburg
Institut für Biophysik und physikalische Biochemie
Tel: 0941 943-3086
Rainer.Merkl@

Alexander Schlaak | idw
Weitere Informationen:
http://www.biologie.uni-regensburg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht »Lernlabor Cybersicherheit« startet in Weiden i. d. Oberpfalz
12.01.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

nachricht Klick-Tagebuch: App-Projekt der HdM erlaubt neuen Ansatz in Entwicklungsforschung
11.01.2017 | Hochschule der Medien Stuttgart

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Im Focus: Mit Bindfaden und Schere - die Chromosomenverteilung in der Meiose

Was einmal fest verbunden war sollte nicht getrennt werden? Nicht so in der Meiose, der Zellteilung in der Gameten, Spermien und Eizellen entstehen. Am Anfang der Meiose hält der ringförmige Proteinkomplex Kohäsin die Chromosomenstränge, auf denen die Bauanleitung des Körpers gespeichert ist, zusammen wie ein Bindfaden. Damit am Ende jede Eizelle und jedes Spermium nur einen Chromosomensatz erhält, müssen die Bindfäden aufgeschnitten werden. Forscher vom Max-Planck-Institut für Biochemie zeigen in der Bäckerhefe wie ein auch im Menschen vorkommendes Kinase-Enzym das Aufschneiden der Kohäsinringe kontrolliert und mit dem Austritt aus der Meiose und der Gametenbildung koordiniert.

Warum sehen Kinder eigentlich ihren Eltern ähnlich? Die meisten Zellen unseres Körpers sind diploid, d.h. sie besitzen zwei Kopien von jedem Chromosom – eine...

Im Focus: Der Klang des Ozeans

Umfassende Langzeitstudie zur Geräuschkulisse im Südpolarmeer veröffentlicht

Fast drei Jahre lang haben AWI-Wissenschaftler mit Unterwasser-Mikrofonen in das Südpolarmeer hineingehorcht und einen „Chor“ aus Walen und Robben vernommen....

Im Focus: Wie man eine 80t schwere Betonschale aufbläst

An der TU Wien wurde eine Alternative zu teuren und aufwendigen Schalungen für Kuppelbauten entwickelt, die nun in einem Testbauwerk für die ÖBB-Infrastruktur umgesetzt wird.

Die Schalung für Kuppelbauten aus Beton ist normalerweise aufwändig und teuer. Eine mögliche kostengünstige und ressourcenschonende Alternative bietet die an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

14. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

12.01.2017 | Veranstaltungen

Leipziger Biogas-Fachgespräch lädt zum "Branchengespräch Biogas2020+" nach Nossen

11.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Feinstaub weckt schlafende Viren in der Lunge

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Energieeffizienter Gebäudebetrieb: Monitoring-Plattform MONDAS identifiziert Einsparpotenzial

16.01.2017 | Messenachrichten

Nervenkrankheit ALS: Mehr als nur ein Motor-Problem im Gehirn?

16.01.2017 | Biowissenschaften Chemie