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 Zika und Gelbfieber: Impfstoffe ohne Ei
21.09.2018 | Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme Magdeburg

nachricht Einbahnstraße für das Salz
21.09.2018 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

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: Wie Magnetismus entsteht: Elektronen stärker verbunden als gedacht

Wieso sind manche Metalle magnetisch? Diese einfache Frage ist wissenschaftlich gar nicht so leicht fundiert zu beantworten. Das zeigt eine aktuelle Arbeit von Wissenschaftlern des Forschungszentrums Jülich und der Universität Halle. Den Forschern ist es zum ersten Mal gelungen, in einem magnetischen Material, in diesem Fall Kobalt, die Wechselwirkung zwischen einzelnen Elektronen sichtbar zu machen, die letztlich zur Ausbildung der magnetischen Eigenschaften führt. Damit sind erstmals genaue Einblicke in den elektronischen Ursprung des Magnetismus möglich, die vorher nur auf theoretischem Weg zugänglich waren.

Für ihre Untersuchung nutzten die Forscher ein spezielles Elektronenmikroskop, das das Forschungszentrum Jülich am Elettra-Speicherring im italienischen Triest...

Im Focus: Erstmals gemessen: Wie lange dauert ein Quantensprung?

Mit Hilfe ausgeklügelter Experimente und Berechnungen der TU Wien ist es erstmals gelungen, die Dauer des berühmten photoelektrischen Effekts zu messen.

Es war eines der entscheidenden Experimente für die Quantenphysik: Wenn Licht auf bestimmte Materialien fällt, werden Elektronen aus der Oberfläche...

Im Focus: Scientists present new observations to understand the phase transition in quantum chromodynamics

The building blocks of matter in our universe were formed in the first 10 microseconds of its existence, according to the currently accepted scientific picture. After the Big Bang about 13.7 billion years ago, matter consisted mainly of quarks and gluons, two types of elementary particles whose interactions are governed by quantum chromodynamics (QCD), the theory of strong interaction. In the early universe, these particles moved (nearly) freely in a quark-gluon plasma.

This is a joint press release of University Muenster and Heidelberg as well as the GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt.

Then, in a phase transition, they combined and formed hadrons, among them the building blocks of atomic nuclei, protons and neutrons. In the current issue of...

Im Focus: Der Truck der Zukunft

Lastkraftwagen (Lkw) sind für den Gütertransport auch in den kommenden Jahrzehnten unverzichtbar. Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Technischen Universität München (TUM) und ihre Partner haben ein Konzept für den Truck der Zukunft erarbeitet. Dazu zählen die europaweite Zulassung für Lang-Lkw, der Diesel-Hybrid-Antrieb und eine multifunktionale Fahrerkabine.

Laut der Prognose des Bundesministeriums für Verkehr und digitale Infrastruktur wird der Lkw-Güterverkehr bis 2030 im Vergleich zu 2010 um 39 Prozent steigen....

Im Focus: Extrem klein und schnell: Laser zündet heißes Plasma

Feuert man Lichtpulse aus einer extrem starken Laseranlage auf Materialproben, reißt das elektrische Feld des Lichts die Elektronen von den Atomkernen ab. Für Sekundenbruchteile entsteht ein Plasma. Dabei koppeln die Elektronen mit dem Laserlicht und erreichen beinahe Lichtgeschwindigkeit. Beim Herausfliegen aus der Materialprobe ziehen sie die Atomrümpfe (Ionen) hinter sich her. Um diesen komplexen Beschleunigungsprozess experimentell untersuchen zu können, haben Forscher aus dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) eine neuartige Diagnostik für innovative laserbasierte Teilchenbeschleuniger entwickelt. Ihre Ergebnisse erscheinen jetzt in der Fachzeitschrift „Physical Review X“.

„Unser Ziel ist ein ultrakompakter Beschleuniger für die Ionentherapie, also die Krebsbestrahlung mit geladenen Teilchen“, so der Physiker Dr. Thomas Kluge vom...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungen

Forum Additive Fertigung: So gelingt der Einstieg in den 3D-Druck

21.09.2018 | Veranstaltungen

12. BusinessForum21-Kongress „Aktives Schadenmanagement"

20.09.2018 | Veranstaltungen

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

Tiefseebergbau: Forschung zu Risiken und ökologischen Folgen geht weiter

21.09.2018 | Geowissenschaften

4. BF21-Jahrestagung „Car Data – Telematik – Mobilität – Fahrerassistenzsysteme – Autonomes Fahren – eCall – Connected Car“

21.09.2018 | Veranstaltungsnachrichten

Optimierungspotenziale bei Kaminöfen

21.09.2018 | Energie und Elektrotechnik

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