Stoffwechsel modellieren und verstehen

BMBF-gefördertes Forschungsprojekt gestartet

01.04.2014 – Mit mehr als einer Millionen Euro fördert das Bundesforschungsministerium für fünf Jahre das Forschungsprojekt „Optistrat“ an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf. Biologen um Dr. Mathias Beller wollen dabei auf Basis experimenteller Daten Computermodelle entwickeln, um für vielzellige Organismen das Zusammenspiel zwischen Stoffwechselvorgängen, der individuellen Entwicklung und Umwelteinflüssen näher zu untersuchen. Die Ergebnisse können auch zum besseren Verständnis von Erkrankungen beim Menschen beitragen.

Jeder lebende Organismus basiert auf dem komplexen Zusammenspiel vieler verschiedener physiologischer Parameter, abhängig von internen und externen Einflüssen. Die einzelnen Aspekte der Physiologie, etwa biochemische und genetische Details des Stoffwechsels, sind gut verstanden. Offen sind dagegen viele Fragen zum Zusammenspiel der Prozesse und der Koordination in multizellulären Organismen.

Im Projekt „Optistrat: Evolutionär optimierte Strategien des Metabolismus und der Wachstumskontrolle in multizellulären Organismen“ wollen Düsseldorfer Biologen um Dr. Mathias Beller diesen Fragen auf Basis experimenteller Daten und mathematischer Modelle auf den Grund gehen. Sie werden für den in der Biologie beliebten Modellorganismus Drosophila melanogaster – die Fruchtfliege – Computermodelle entwickeln. An ihnen untersuchen sie physiologische Parameter abhängig von verschiedenen Umweltbedingungen. Geeicht werden die Modelle mit experimentellen Daten. Mit diesen geeichten Modellen soll auch die evolutionäre Anpassung auf neue Umweltbedingungen erforscht werden. Weiterhin steht die Frage im Fokus, wie im Organismus Ressourcen verteilt werden, um eine optimale Nutzung zu gewährleisten.

„Die mathematischen Modelle, die wir entwickeln wollen, passen nicht nur für die Fruchtfliege, sondern sind auch auf andere Organismen übertragbar“, so Dr. Beller. Er und sein Team werden sich intensiv mit der Bakteriengemeinschaft, dem „Mikrobiom“, im Darm und dessen Wechselwirkungen mit dem Immunsystem und dem Metabolismus beschäftigen. „Wir wollen die Regulation des Fettmetabolismus auf verschiedenen Ebenen untersuchen. Ein Scheitern dieser Regulation ist mit Erkrankungen wie Adipositas oder Diabetes eng verbunden“, ergänzt Dr. Beller zu den konkreten Anwendungsperspektiven.

Die Forschungen werden in den kommenden fünf Jahren über das Programm „e:Bio“ des Bundesforschungsministeriums mit über einer Millionen Euro gefördert. Das Projekt startet am 1. April 2014.

Förderprogramm „e:Bio – Innovationswettbewerb Systembiologie“

Mit dem Förderprogramm e:Bio soll die international bereits gute Position Deutschlands in der Systembiologie weiter ausgebaut werden. Die Systembiologie schlägt die Brücke zwischen dem Laborexperiment und dem mathematischen Modell. Sie vereint komplexe Hochdurchsatz-Experimente mit der mathematischen Modellierung der gewonnenen Daten. So sollen Modelle entwickelt werden, die komplexe biologische Vorgänge beschreiben. Auf dieser Basis sollen die Einflüsse der Umwelt und der genetischen Disposition auf die Gesundheit des Menschen untersucht und gegebenenfalls neue medizinische Therapien entwickelt werden. Darüber hinaus eröffnet die Systembiologie auch neue Lösungsansätze zu drängenden Fragen der Welternährung oder der Rohstoff- und Energieversorgung aus Biomasse.

Mit e:Bio will man sowohl neue Forschungsansätze unterstützen, Forschungsinfrastrukturen stärken und ausbauen als auch den wissenschaftlichen Nachwuchs fördern.

Weitere Informationen: http://www.ptj.de/e-bio

Kontakt

Dr. Mathias Beller
Institut für mathematische Modellierung biologischer Systeme
E-Mail: mathias.beller@hhu.de

Dr.rer.nat. Arne Claussen
Stabsstelle Kommunikation

Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
Universitätsstraße 1
40225 Düsseldorf
Tel.:   49 211 81-10896
Fax:   49 211 81-15279
arne.claussen@hhu.de
www.hhu.de

Die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) ist seit 1965 die Universität der Landeshauptstadt und eine feste Größe in der deutschen Hochschullandschaft.

An ihrer Medizinischen, Mathematisch-Naturwissenschaftlichen, Philosophischen, Wirtschaftswissenschaftlichen und Juristischen Fakultät studieren über 26.000 Studierende. Im Fokus der wissenschaftlichen Forschung stehen traditionell die Lebenswissenschaften. Zuletzt konnte im Rahmen der „Exzellenzinitiative“ von Bund und Ländern die Förderung eines Exzellenzclusters in der Pflanzenzüchtungsforschung gewonnen werden.

Mehr zur HHU im Internet unter www.hhu.de.

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