Erstmals zyklisches Verhalten am Computer nachvollziehbar. Damit ist das Kompetenznetz einem großen Rätsel des Lebens auf der Spur.
Systembiologie: Prozesse am Computer nachvollziehbar
(pte/he.vt) Freiburg – Das Kompetenznetz für Systembiologie HepatoSys http://www.systembiologie.de identifizierte erstmals das zyklische Verhalten in der Signalübertragung von Leberzellen durch Versuche am mathematischen Modell. Zwei Jahre nachdem das Bundesministerium für Bildung und Forschung http://www.bmbf.de den Förderschwerpunkt Systembiologie legte, ist das Kompetenznetz HepatoSys seinem Ziel, physiologische Prozesse am Computer nachzuvollziehen, näher gerückt. Damit ist das Kompetenznetz einem großen Rätsel des Lebens auf der Spur. „Erstmalig wurde ein Experiment erst am PC, basierend auf zuvor bekannten Modellen, modelliert und aus dem Modell entstand dann die Erkenntnis, dass in den Leberzellen zyklisches Verhalten vorliegt. Die mit dem Computer entwickelten Vorhersagen konnten experimentell bestätigt werden“, so Ute Heisner, Projektmanagerin von HepatoSys, dem Kompetenznetz Systembiologie des Hepatozyten, im Gespräch mit pressetext.
Den Wissenschaftlern ist es gelungen, ein mathematisches Modell der so genannten JAK-STAT Signalkaskade zu erstellen, die zur Regulation der Entwicklung und Wachstumskontrolle in Säugetierzellen beiträgt. Mit Hilfe dieses Modells kann man vorhersagen, wie schnell einzelne Schritte der Signalübertragung ablaufen. Erste Ergebnisse zeigen, dass der Signalweg nicht linear verläuft, sondern durch zyklisches Verhalten eine fein abgestimmte Signalübertragung ermöglicht. Das ist ein allgemein gültiges Prinzip für den JAK-STAT Signalweg in Säugetierzellen. Im Gegensatz zu konventionellen Ansätzen macht die Computeranalyse sichtbar, dass sich Stationen des Transports von Molekülen in und aus dem Zellkern am besten für eine Hemmung der Signaltransduktion eignen.
Die Versuche in der Systembiologie sollen die Frage klären, wie biologische Systeme mit einer riesigen Anzahl von Teilprozessen funktionieren können. Das heißt, es ist wichtig die Akteure wie Proteine und Enzyme zu identifizieren und ihre Wechselwirkungen untereinander zu erforschen. Dennoch sei die Systembiologie ein relativ junger Forschungszweig, der erst vor 10 bis 15 Jahren entstanden sei, so Heisner. Selbst wenn der genetische Code entschlüsselt sei, sind viele Zellprozesse noch unbekannt. Somit stehe die Forschung der Systembiologie erst am Anfang, erläutert Heisner. Das langfristige Ziel der Systembiologie sei es, dass Stoffwechselvorgänge und Signaltransduktionsketten erkannt und daraufhin Medikamente entwickelt werden, deren Reaktion man am Computer testet. Auf diese Weise werden mit Hilfe des systembiologischen Ansatzes wertvolle Informationen über biologische Fragestellungen gewonnen. Diese können über die Leberzellforschung hinaus, beipielsweise bei der Entwicklung von Medikamenten zur Krebsbekämpfung angewandt werden, erklärt Heisner abschließend.
