Einzelprojekt

PreSys - Präzision und Dynamik molekularer Netzwerke

Förderkennzeichen: 0316196
Fördersumme: 1.003.617 EUR
Förderzeitraum: 2012 - 2018
Projektleitung: Dr. Stefan Legewie
Adresse: Institut für Molekulare Biologie gGmbH
Ackermannweg 4
55128 Mainz

Das Nachwuchsgruppen-Projekt PreSys beschäftigt sich mit regulatorischen Netzwerken in der Zelle. Diese Netzwerke müssen trotz Schwankungen und sich ändernder Umgebung funktionieren. Im Rahmen des Projekts sollen nun mathematische Modelle zur Robustheit von zellulären Abläufen erarbeitet werden. Ein besonderer Fokus liegt auf der Modellierung der Genregulation, da genregulatorische Netzwerke zelluläre Entscheidungsprozesse vermitteln, ihre Dynamik bislang aber kaum verstanden ist.

Es ist geplant, zunächst die Robustheit gegenüber der dominanten Ursache der Variabilität in höheren Organismen – das sogenannte „extrinsische Rauschen" – zu untersuchen. Dafür sollen deterministische, auf gewöhnlichen Differentialgleichungen basierende Modelle mit experimentellen Daten abgeglichen werden. Ferner ist vorgesehen, die Präzision der Chromosomen-Trennung während der Zellteilung zu untersuchen, da dieser Prozess für eine verlässliche Weitergabe des Erbguts von zentraler Bedeutung ist. Auch die Frage, wie Hefezellen präzise den richtigen Partner während der sexuellen Vermehrung finden, soll analysiert werden. Hierbei spielen die robuste Interpretation extrazellulärer Pheromon-Gradienten sowie die Wechselwirkung von Signaltransduktionskaskaden und genregulatorischen Netzwerken eine wichtige Rolle. Zyklische Prozesse in der Genregulation werden in menschlichen Brustkrebszellen erforscht, um eine mechanistische Beschreibung der Transkriptions-Initiation abzuleiten.

Diese Ansätze erweitern bestehende Robustheitskonzepte und erlauben eine integrative Beschreibung von Einzelzell- und Zellpopulations-Messungen. Die Methoden und Modelle werden nach der Laufzeit in standardisierter Form allgemein zugänglich gemacht werden.