Wie biologische Zellen ihre Produktionsmittel optimal verteilen

Prof. Dr. Martin Lercher (rechts) und Hugo Dourado vor der zentralen Formel ihres neuen Modells zur Molekülverteilung in Zellen. HHU / Jochen Müller

Nur wenn alle Moleküle in einer Zelle im ausgewogenen Maß vorhanden sind, kann diese richtig funktionieren. Die Informatiker Prof. Dr. Martin Lercher und Hugo Dourado von der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) stellen in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Communications ein neues mathematisches Modell vor. Damit wird die optimale Verteilung aller Molekülarten ermittelt.

Biologische Zellen beinhalten Hunderte verschiedene Molekülarten: Eiweiße, Fette, Zucker und viele andere mehr. Nur wenn jede von ihnen in einer ganz bestimmten Konzentration vorkommt, kann die Zelle richtig funktionieren:

Sie stellt zum Beispiel aus Grundbausteinen komplexere Moleküle her, wächst und teilt sich. Bei Missverhältnissen kann die Zelle dagegen Schaden nehmen oder im schlimmsten Fall sterben.

Prof. Dr. Martin Lercher und sein Mitarbeiter Hugo Dourado aus der Arbeitsgruppe für Computergestützte Zellbiologie an der HHU entwickelten dazu eine mathematische Theorie. Mit ihr kann erstmals detailliert die optimale Verteilung der zellulären „Produktionsmittel“ vorhergesagt werden, aufgeschlüsselt auf die verschiedenen Molekülarten.

Die neue Methode hilft zum Beispiel beim Entwickeln neuer Antibiotika oder Krebstherapien. Denn kennt man die genaue Zusammenstellung aller Moleküle innerhalb einer Zelle, weiß man, wie diese gezielt verändert werden muss, um krankmachenden Zellen die Lebensgrundlage zu entziehen.

Genauso gut kann auch geplant werden, die molekulare Ausstattung von Nutzpflanzen oder biotechnologisch wichtigen Bakterien zu optimieren, um diese noch leistungsfähiger zu machen.

Um solche Anwendungen konkret möglich zu machen, muss aber noch eine Vielzahl von biochemischen Parametern der zu modellierenden biologischen Zellen bestimmt werden. Daran arbeitet die Gruppe um Prof. Lercher derzeit.

Hugo Dourado & Martin J. Lercher, „An analytical theory of balanced cellular growth“, Nature Communications 6 March 2020

DOI: 10.1038/s41467-020-14751-w

Media Contact

Dr.rer.nat. Arne Claussen idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Informationen:

http://www.hhu.de/

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreib Kommentar

Neueste Beiträge

Erfolg für Magdeburger Wissenschaftler*innen mit einem „Brutkasten“ für die Lunge

Forschungspreis der Deutschen Gesellschaft für Thoraxchirurgie 2020 geht an Chirurg*innen der Universitätsmedizin Magdeburg Die Arbeitsgruppe „Experimentelle Thoraxchirurgie“ der Universitätsmedizin Magdeburg unter der Leitung von Dr. Cornelia Wiese-Rischke wurde für die…

Mehr als Muskelschwund

Forschungsnetzwerk SMABEYOND untersucht Auswirkungen der Spinalen Muskelatrophie auf Organe Spinale Muskelatrophie (SMA) ist eine erblich bedingte neurodegenerative Erkrankung. Dabei gehen die motorischen Nervenzellen im Rückenmark und im Hirnstamm allmählich zugrunde,…

Molekulare Bremse für das Wurzelwachstum

Die dynamische Änderung des Wurzelwachstums von Pflanzen ist wichtig für ihre Anpassung an Bodenbedingungen. Nährstoffe oder Feuchtigkeit können je nach Standort in höheren oder tieferen Bodenschichten vorkommen. Daher ist je…