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System-Integration, Dr. Viktoria Nikiforova/Prof. Dr. Lothar Willmitzer

Um ihren Lebensraum optimal zu nutzen, haben Pflanzen Methoden entwickelt, Informationen aus ihrer Umwelt aufzunehmen und zu verarbeiten. Die biologische Informationsverarbeitung erfolgt mittels Eiweißen (Proteinen), Transkripten und anderer Stoffwechselprodukte. Die Beziehungen dieser Faktoren zueinander lassen sich als Netzwerk auffassen.

Die Arbeitsgruppe um Dr. Victoria Nikiforova und Prof. Dr. Lothar Willmitzer befasst sich mit der Informationsverarbeitung in Pflanzen. Pflanzen verschiedener Ernährungszustände werden dazu miteinander, bezüglich ihres Gehalts an Proteinen, Transkripten und anderen Stoffwechselprodukten, verglichen. Mittels der vergleichenden Netzwerkanalyse (ein statistisches Verfahren) wird die regulatorische Funktion von einzelnen Faktoren innerhalb des Netzwerks festgestellt.

Besonderes Interesse haben wir an Stoffwechselprodukten mit genregulatorischer Funktion. Unsere Arbeitsgruppe erstellt, auf mathematisch-statistischem Weg, funktionelle Netzwerke aus biologischen Daten, die nach verschiedenen Manipulationen der Lebensumstände von Pflanzen gewonnen wurden. Im Speziellen suchen wir nach gemeinsamen Regulationsfaktoren in verschiedenen Modelpflanzen.

Wir planen die Wirksamkeit der gefundenen Regulationsfaktoren auch in Organismen außerhalb der höheren Pflanzen zu untersuchen. In diesem Zusammenhang suchen wir auch nach Unterscheidungsmerkmalen zwischen biologischer und technischer Informationsverarbeitung.

Als Ausgangspunkt unserer Untersuchungen dienen uns Pflanzen in verschiedenen Versorgungszuständen. Das Verständnis davon, wie Pflanzen Informationen aus ihrer Umwelt aufnehmen und verarbeiten, ist heute jedoch noch nicht vollständig. Wir kennen bisher nur einige der reagierenden Gene, bestimmte entscheidende Metabolite, enzymatische Aktivitäten und, in einigen Fällen, allgemeine oder spezifische Regulatoren. Wir sammeln dieses Teilwissen und versuchen allgemeine Regulationsmechanismen zu entdecken.

Um dies zu erreichen versuchen wir Daten aus verschiedenen biologischen Systemen miteinander in Verbindung zu bringen, wobei wir in der glücklichen Lage sind, die detaillierten Ergebnisse anderer Arbeitsgruppen im Haus mit in unsere Arbeit einfließen lassen zu können und so eine schnell wachsende Datenbank für biologische Regulation erstellen zu können.

Mittels eigener Experimente versuchen wir die noch fehlenden „Knoten“ im Netzwerk zu ergänzen und unsere statistischen Vorhersagen zu überprüfen.

Einige dieser Experimente erfordern neue Herangehensweisen. Wir haben z. B. ein neues Kultivierungssystem entwickelt, das auf dem hydroponischen (Pflanzen die im Wasser gezogen werden) Verfahren basiert und eine exakt dosierte Nährstoffgabe ermöglicht. Sie erlaubt auch das Anziehen von Arabidopsis ohne die Pflanzen durch Umsetzen zu belasten.




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