Wie biologische Zellen ihre Produktionsmittel optimal verteilen

Prof. Dr. Martin Lercher (rechts) und Hugo Dourado vor der zentralen Formel ihres neuen Modells zur Molekülverteilung in Zellen. HHU / Jochen Müller

Nur wenn alle Moleküle in einer Zelle im ausgewogenen Maß vorhanden sind, kann diese richtig funktionieren. Die Informatiker Prof. Dr. Martin Lercher und Hugo Dourado von der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) stellen in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Nature Communications ein neues mathematisches Modell vor. Damit wird die optimale Verteilung aller Molekülarten ermittelt.

Biologische Zellen beinhalten Hunderte verschiedene Molekülarten: Eiweiße, Fette, Zucker und viele andere mehr. Nur wenn jede von ihnen in einer ganz bestimmten Konzentration vorkommt, kann die Zelle richtig funktionieren:

Sie stellt zum Beispiel aus Grundbausteinen komplexere Moleküle her, wächst und teilt sich. Bei Missverhältnissen kann die Zelle dagegen Schaden nehmen oder im schlimmsten Fall sterben.

Prof. Dr. Martin Lercher und sein Mitarbeiter Hugo Dourado aus der Arbeitsgruppe für Computergestützte Zellbiologie an der HHU entwickelten dazu eine mathematische Theorie. Mit ihr kann erstmals detailliert die optimale Verteilung der zellulären „Produktionsmittel“ vorhergesagt werden, aufgeschlüsselt auf die verschiedenen Molekülarten.

Die neue Methode hilft zum Beispiel beim Entwickeln neuer Antibiotika oder Krebstherapien. Denn kennt man die genaue Zusammenstellung aller Moleküle innerhalb einer Zelle, weiß man, wie diese gezielt verändert werden muss, um krankmachenden Zellen die Lebensgrundlage zu entziehen.

Genauso gut kann auch geplant werden, die molekulare Ausstattung von Nutzpflanzen oder biotechnologisch wichtigen Bakterien zu optimieren, um diese noch leistungsfähiger zu machen.

Um solche Anwendungen konkret möglich zu machen, muss aber noch eine Vielzahl von biochemischen Parametern der zu modellierenden biologischen Zellen bestimmt werden. Daran arbeitet die Gruppe um Prof. Lercher derzeit.

Hugo Dourado & Martin J. Lercher, „An analytical theory of balanced cellular growth“, Nature Communications 6 March 2020

DOI: 10.1038/s41467-020-14751-w

Media Contact

Dr.rer.nat. Arne Claussen idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Informationen:

http://www.hhu.de/

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Lange angestrebte Messung des exotischen Betazerfalls in Thallium

… hilft bei Zeitskalenbestimmung der Sonnenentstehung. Wie lange hat eigentlich die Bildung unserer Sonne in ihrer stellaren Kinderstube gedauert? Eine internationale Kollaboration von Wissenschaftler*innen ist einer Antwort nun nähergekommen. Ihnen…

Soft Robotics: Keramik mit Feingefühl

Roboter, die Berührungen spüren und Temperaturunterschiede wahrnehmen? Ein unerwartetes Material macht das möglich. Im Empa-Labor für Hochleistungskeramik entwickeln Forschende weiche und intelligente Sensormaterialien auf der Basis von Keramik-Partikeln. Beim Wort…

Klimawandel bedroht wichtige Planktongruppen im Meer

Erwärmung und Versauerung der Ozeane stören die marinen Ökosysteme. Planktische Foraminiferen sind winzige Meeresorganismen und von zentraler Bedeutung für den Kohlenstoffkreislauf der Ozeane. Eine aktuelle Studie des Forschungszentrums CEREGE in…