Automatisierter Modellaufbau und Genom-Annotation grosser Stoffwechselnetzwerke

Dieses Forschungsprojekt befasst sich mit der Ausarbeitung von Modellen der Stoffwechselnetzwerke. Insbesondere ihre automatische Bildung und Anwendung bei der Genom-Annotation und Simulation sollen das Verständnis des gesamten Pflanzenstoffwechsels verbessern.

Stoffwechselnetzwerke sind genügend gut charakterisiert, um mathematische Modelle über ihr Verhalten auf Genomebene zu erstellen und zu analysieren. Das gelingt jedoch nicht aufgrund entsprechender Daten. Die bislang vorliegenden Informationen sind alles andere als umfassend und sogar in den am besten erforschten Organismen sind die meisten kinetischen Parameter noch unbekannt. Die Modellierung ganzer Stoffwechselnetzwerke basiert deshalb hauptsächlich auf neuentwickelten, computergestützten Methoden. Diese beziehen sogar die Identifikation und mathematische Definition von Einschränkungen aufgrund physikalischer Gesetze, Umweltbedingungen und Zellregulierung mit ein.

Einheitliche computergestützte Methoden

Das MetaNetX Technologieentwicklungsprojekt zielt darauf ab, integrierte rechnergestützte Methoden und Werkzeuge für eine automatisierte Rekonstruktion metabolischer Netzwerke auf Genomebene zu entwickeln, welche eine Vorhersage noch unbekannter Reaktionen und Pfade zulässt und hilft, deren Einfluss auf das Genom detailliert zu beschreiben.

Der entscheidende, neuartige Ansatz besteht darin, dass die Überwindung der gegenwärtigen Technologiebeschränkungen eine enge Einbindung der Genomannotationsmethodenentwicklung, eine systematische Charakterisierung potenzieller biochemischer Reaktionen und die Entwicklung von rechnergestützten Methoden für die Netzwerkrekonstruktion und Validierung verlangt. Primäre Anwendungsbeispiele für diesen Ansatz sind der Stoffwechsel bei Hefe-Zellen und Pflanzen (A. thaliana).

Stand: September 2012