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Integrative Metabolomics - und Proteomics -Analysen in der Systembiologie

Regulatorische Mechanismen in biologischen Systemen als Antwort auf genetische und umweltbedingte Einflüsse bzw. Störungen verlaufen nicht als singuläre Stoffwechselwege. Sie bilden ein weitverzweigtes Netzwerk von Interaktionen im gesamten System. Dies betrifft alle Teile des „Systems”, sowohl die „äußeren” Umweltbedingungen als auch den „inneren” molekularen Phenotypen, der durch Metabolite, Proteine und Gen-Regulation charakterisiert ist. Um diese Netzwerke und ihre Dynamik zu studieren, entwickelt die Arbeitsgruppe um Dr. Wolfram Weckwerth massenspektrometrisch (Auftrennung von Molekülen u. A. über ihre Massenunterschiede) basierte Methoden zur „nicht-gerichteten” Identifizierung und Quantifizierung von Stoffwechselprodukten (Metaboliten), Proteinen und deren post-translationale Modifikation, der Protein-Phosphorylierung. Protein-Phosphorylierung und Signal-Kaskaden sind als molekulare Schalter bekannt, die den Stoffwechsel innerhalb von Sekunden regulieren können. Die Verknüpfung dieser Signalwege, metabolomischer Daten und die Interpretation der Daten mithilfe multivariater Statistik und mathematischer Stoffwechselmodelle gibt Aufschluß über die Zusammenhänge biochemischer System-Netzwerke und ihrer Regulation. Da sogenannte „nicht-gerichtete” Analyseverfahren, d.h. möglichst umfassende Untersuchungen ohne Beschränkungen auf bestimmte Stoffwechselwege, vorgenommen werden, können neue Mechanismen und systemische Biomarker auf diese Weise entdeckt werden.




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