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Methoden zur integrierten Analyse metabolischer Netzwerke unter stationären und instationären Bedingungen

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Methoden zur integrierten Analyse metabolischer Netzwerke unter stationären und instationären Bedingungen

Sebastian A Wahl (Broschiert, Deutsch)

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Beschreibung

Das Überleben biologischer Organismen beruht zu einem großen Teil auf deren Stoffwechselleistungen . In den Zellen laufen dabei unzählige durch Enzyme katalysierte Stoffumwandlungen (biochemischen Reaktionen) ab, die sowohl Energie als auch Material zur Synthese von Biomasse und Produkten bereitstellen . Diese Reaktionen werden in Modellen in Form von metabolischen Netzwerken dargestellt. Deren Modellierung, Simulation und Analyse gewinnt vor allem im Metabolic Engineering stetig an Bedeutung und die metabolischen Netzwerke werden immer detaillierter und umfangreicher. Sie sind deshalb nur noch rechnerunterstützt handhabbar. Metabolische Untersuchungen werden je nach Fragestellung unter verschiedenen experimentellen Bedingungen durchgeführt. Eine erste Unterteilung wird aufgrund des Zustands vorgenommen : 1. Stationäre Experimente werden zur Quantifizierung einer Stoffflusslage unter den gegebenen Bedingungen (z .B . eines Produktionsprozesses) eingesetzt. 2. Instationäre Experimente zielen auf eine kinetische Untersuchung der enzymatischen Reaktionen ab und können so auch für Vorhersagen unter anderen Umgebungsbedingungen genutzt werden. Je nach Fragestellung und den verfügbaren Messdaten unterscheiden sich auch die erstellten Modelle . In der Literatur ist bislang keine auf alle Systeme anwendbare Systematik der Modellierung dargestellt. Dabei gibt es zwischen den verschiedenen metabolischen Modellen (stationär und kinetisch) einige Überschneidungen . Sie basieren zu einem großen Teil auf vergleichbaren Modellierungsansätzen . Auch ähneln sich die im Verlauf der Analyse benötigten Hilfsmittel . In dieser Arbeit wurde deshalb eine einheitliche Systematik eingeführt, die auf alle hier untersuchten Systeme anwendbar ist. Bei der stationären Betrachtung metabolischer Netzwerke ergeben sich meist relativ einfache Gleichungssysteme . Für deren Analyse sind bereits eine Vielzahl von Methoden etabliert. Allerdings ist festzustellen, dass entwickelte theoretische Konzepte selten zur Interpretation experimenteller Beobachtungen herangezogen werden . In Kapitel 11 wird deshalb eine erweiterte Methode vorgestellt, die theoretische Ansätze zur Interpretation gemessener Flusslagen nutzt . Die Erstellung und Analyse kinetischer Modelle ist bereits wesentlich aufwendiger . Insbesondere sind für die Modellierung notwendige Informationen über Enzymmechanismen und metabolische Regulationen nur teilweise vorhanden oder sogar widersprüchlich. Im Rahmen der Arbeit ist deshalb ein Vorgehen entwickelt worden, dass schon vor der eigentlichen Modellierung einsetzt und ermöglicht aus den vorhandenen Messdatenreihen Hypothesen zu extrahieren. Anhand der Hypothesen wird dann eine Vielzahl möglicher Modelle erstellt und an die Messdaten angepasst . Hierbei zeigt sich, dass unterschiedliche Modelle die experimentellen Daten vergleichbar gut wiedergeben können. Glücklicherweise kann beobachtet werden, dass diejenigen Modelle welche die Messdaten gut reproduzieren, einige gemeinsame Eigenschaften und Mechanismen aufweisen. Diese Überschneidungen geben deutliche Hinweise auf wichtige Modellbestandteile. Für einige Anwendungen wie z.B. die gezielte Verbesserung von Produktionsstämmen anhand von Modellvorhersagen werden allerdings genauere Modelle, vor allem auch die Werte der kinetischen Parameter benötigt. Weniger zeigen

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Produktinformationen

Technische Daten

Erscheinungsdatum

01.03.2008

Sprache

Deutsch

EAN

9783893365067

Herausgeber

Forschungszentrum Jülich

Serien- oder Bandtitel

Reihe Gesundheit / Health

Sonderedition

Nein

Autor

Sebastian A Wahl

Seitenanzahl

245

Einbandart

Broschiert

Bandzählung

Schlagwörter

Bakterieller Stoffwechsel, Weiße Biotechnologie, Metabolic Engineering

Thema-Inhalt

PSB - Biochemie

Höhe

240 mm

Breite

17 cm

Warnhinweise und Sicherheitsinformationen

Informationen nach EU Data Act

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