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Humboldt-Universitaet zu Berlin - Collaborative Research Center for Theoretical Biology

Rekonstruktion genregulatorischer Netzwerke aus Arraydaten

Rekonstruktion genregulatorischer Netzwerke aus Arraydaten Die eukaryotische Genregulation ist hochgradig komplex, so dass eine mathematische Modellierung bisher nur in Einzelfällen möglich war. DNA-Microarraydaten erlauben nun aber die Messung Tausender von mRNA-Konzentrationen in einem einzigen Experiment und geben damit Rückschlüsse auf genregulatorische Netzwerke. Die erfolgreiche Modellierung solcher Netzwerke setzt jedoch eine sorgfältige Vorverarbeitung der Daten und umfangreiches Vorwissen über das zu analysierende System voraus.

Im Rahmen des Projektes sollen deshalb Methoden der hochauflösenden Bildverarbeitung, Normierung und Clusterung weiterentwickelt und weitgehend automatisiert werden. Aus Clustern koregulierter Gene sollen Bindungsstellen von Transkriptionsfaktoren identifiziert werden. Auf dieser Basis sollen anschließend lineare und nichtlineare Modelle an die Expressionsdaten angepasst werden und mit auf Simulationen aufbauenden weiterführenden Experimenten verifiziert und verfeinert werden. Insbesondere sollen die zu den vorhergesagten Bindungsstellen gehörenden Proteine identifiziert werden.

Die Methoden der Arrayanalyse und Modellentwicklung sollen auf Expressionsdaten zur Erbkrankheit Chorea Huntington angewandt werden. Als Erstes sollen cDNA-Arrays aus verschiedenen Entwicklungsstadien einer transgenen Maus analysiert werden. Weitere Daten werden mit Hilfe eines Zellkultursystems gewonnen. Ziel der Modellierung ist es, Transkriptionsfaktoren und Targetgene zu identifizieren, die durch unlösliche Proteinaggregate dereguliert werden. Für vorhergesagte Bindungsstellen sollen die zugehörigen Transkriptionsfaktoren durch Interaktionsanalysen identifiziert werden.

Auch Daten über die Funktion von Proteinen sind eine wesentliche Voraussetzung für die Aufklärung genregulatorischer Netzwerke. Aus anderen Projekten der Antragsteller werden 2D-Gel-Daten sowie Protein-Protein Interaktionen zu Chorea Huntington für die Modellierung verfügbar sein. Die Charakterisierung der Funktion von regulierten, unbekannten Genen soll durch Protein-Protein-Interaktionsanalysen erfolgen. Ziel des Projektes ist es, mRNA Expressionsdaten und Proteindaten aus höheren Eukaryoten zu integrieren und ein entsprechendes Genregulationsmodell zu entwickeln.

Beschreibung der zweiten Periode
Beschreibung der aktuellen Periode