Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Zelluläre Signalprozesse besser verstehen

12.03.2012
Charité – Wissenschaftler entwickeln neues Verfahren

Wissenschaftler der Charité – Universitätsmedizin Berlin und der amerikanischen Gesundheitsforschungsbehörde National Institutes of Health (NIH) haben ein realitätsnahes Modell zur Erklärung zellulärer Signalprozesse entwickelt.


Eine simulierte Zelle baut einen Kontakt mit einer benachbarten Zelle (nicht im Bild) auf. Die Simulation zeigt die dynamische Verteilung des den Zellkontakt vermittelnden Proteins E-cadherin auf der Zellmembran über 1h (blau: niedrige, rot: hohe Konzentration).

Dieses neue Verfahren soll nun zur systembiologischen Analyse der Funktion von Herzmuskelzellen und zur Modellierung bestimmter Daten aus Tumorgewebe von Lungenkrebspatienten eingesetzt werden. Die Ergebnisse der Arbeit sind in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Methods* veröffentlicht.

Die Stoffwechsel- und Regulationswege der Zelle sind durch eine große Anzahl interagierender Komponenten gekennzeichnet. Um diese komplexen Systeme besser zu verstehen und Vorhersagen über das ganzheitliche Verhalten biologischer Systeme machen zu können, bedarf es der detaillierten mathematischen Beschreibung der zellulären Vorgänge. In ihrer Arbeit stellen die Wissenschaftler nun ein neuartiges Verfahren zur Modellierung und Simulation von zellulären Signalprozessen vor.

Mit der beschriebenen Methode ist es erstmals möglich, dynamische biochemische und morphologische Veränderungen realistisch miteinander zu koppeln. Dies erlaubt es, aus Experimenten gewonnene biologische Erkenntnisse, beispielsweise über das Zusammenspiel einzelner Moleküle, realitätsnah in Computermodelle zu übersetzen. „Ein weiterer Vorteil unserer Methode ist die Anwenderfreundlichkeit der Software.

Sie erlaubt es auch Medizinern und Biologen ohne mathematisch-physikalische Kenntnisse, komplexe biologische Modelle zu entwerfen oder zu modifizieren“, erläutert Dr. Frederick Klauschen vom Institut für Pathologie der Charite.

Mit diesen Modellen können dann am Computer Experimente durchgeführt werden, die es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern ermöglichen, Gedankenmodelle und Hypothesen über die Funktionsweise von physiologischen und pathologischen Prozessen zu testen. Beispielsweise kann man auf diese Weise nachvollziehen, was mit dem modellierten Signalnetzwerk in einer Zelle passiert, wenn man ein einzelnes Molekül verändert (mutiert).

So kann das Verfahren in Zukunft einen wertvollen Beitrag zur „personalisierten Medizin“ leisten, indem es die Ergebnisse der molekularpathologischen Diagnostik in einen systembiologischen Ansatz integriert und so ein besseres Verständnis der pathologischen Veränderungen erlaubt.

*Angermann BR, Klauschen F, Garcia AD, Prustel T, Zhang F, Germain RN, Meier-Schellersheim M. Computational modeling of cellular signaling processes embedded into dynamic spatial contexts.

Nat Methods. 2012 Jan 29;9(3):283-9. doi:10.1038/nmeth.1861. PubMed PMID: 22286385.

Kontakt:
Dr. Frederick Klauschen
Institut für Pathologie/CCM
Charité – Universitätsmedizin Berlin
t: +49 30 450 536 053
frederick.klauschen[at]charite.de

Dr. Julia Biederlack | idw
Weitere Informationen:
http://www.charite.de
http://www.nature.com/nmeth/journal/v9/n3/full/nmeth.1861.html
http://www.nature.com/nmeth/journal/v9/n3/covers/index.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Medizin Gesundheit:

nachricht Künstlicher Leberfleck als Frühwarnsystem
19.04.2018 | Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich)

nachricht Weltweit einmalig: Korrekte Diagnose der Lungentuberkulose in nur drei Tagen
16.04.2018 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Medizin Gesundheit >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Im Focus: Gamma-ray flashes from plasma filaments

Novel highly efficient and brilliant gamma-ray source: Based on model calculations, physicists of the Max PIanck Institute for Nuclear Physics in Heidelberg propose a novel method for an efficient high-brilliance gamma-ray source. A giant collimated gamma-ray pulse is generated from the interaction of a dense ultra-relativistic electron beam with a thin solid conductor. Energetic gamma-rays are copiously produced as the electron beam splits into filaments while propagating across the conductor. The resulting gamma-ray energy and flux enable novel experiments in nuclear and fundamental physics.

The typical wavelength of light interacting with an object of the microcosm scales with the size of this object. For atoms, this ranges from visible light to...

Im Focus: Wie schwingt ein Molekül, wenn es berührt wird?

Physiker aus Regensburg, Kanazawa und Kalmar untersuchen Einfluss eines äußeren Kraftfeldes

Physiker der Universität Regensburg (Deutschland), der Kanazawa University (Japan) und der Linnaeus University in Kalmar (Schweden) haben den Einfluss eines...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Nachhaltige und innovative Lösungen

19.04.2018 | HANNOVER MESSE

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Auf dem Weg zur optischen Kernuhr

19.04.2018 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics