Subscribe to Newsfeeds

Biologische Netzwerke

Der Stoffwechsel aller Lebewesen basiert auf komplexen biochemischen Interaktionen und Reaktionen hunderttausender von Molekülen, darunter Proteine, DNA- und RNA-Moleküle, Fette, und Zuckermoleküle. Eine zentrale Rolle als Informationsträger spielen die Genome und hier vor allem gewisse Abschnitte in den Genomen, die sogenannten Gene, welche die Information für die Synthese von Proteinen und nicht- Protein-kodierenden RNA-Molekülen speichern. Dank der rasanten wissenschaftlichen Fortschritte in der Biotechnologie und der Bioinformatik hat sich in den letzten Jahrzehnten unser Wissen über Stoffwechselprozesse so vermehrt, dass allein die Aufbereitung und Speicherung dieses Wissens eine große Herausforderung darstellt: Sie ist nur noch mittels leistungsfähiger bioinformatischer Datenbanken zu bewältigen. Die entsprechenden Daten bilden auch die Grundlage für Simulationen der Stoffwechselprozesse, welche nicht nur neue Erkenntnisse über natürliche biologische Prozesse, sondern auch über die Ursachen von Krankheiten und über pathogene Mechanismen liefern. Diese Erkenntnisse können wiederum zu neuen diagnostischen und therapeutischen Ansätzen führen. Bei entsprechenden Simulationen modelliert man die Stoffwechselprozesse meist mittels Graphen, die auch als biologische Netzwerke bezeichnet werden. Hierbei repräsentieren die Knoten der Netzwerke die beteiligten Moleküle und die Kanten die biochemischen Interaktionen zwischen den Molekülen. Bei genetisch bedingten Erkrankungen verursachen die vorliegenden genetischen Aberrationen Aktivitätsänderungen in Netzwerken, die zu Störungen in der molekularen Informationsübertragung führen. Die modifizierten Komponenten bezeichnet man auch als deregulierte Prozesse oder Netzwerke. Ein Schwerpunkt der Forschung des ZBI ist die Entwicklung neuer Verfahren für die Detektion deregulierter Prozesse und Subnetzwerke.