Wie aus dem "potenziellen Infogehalt" von Genen eine Wirkung entsteht

16. Juli 2007, 13:38
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Tagung zum Thema Systembiologie in Wien

Wien - "Gene tun überhaupt nichts" - Mit dieser Aussage illustrierte der Molekularbiologe Andreas Hartig von den Max F. Perutz Laboratories (MFPL) die jüngsten Entwicklungen der Zellforschung. Nach der Aufklärung von Strukturen geht es nun darum, die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Spielern in der Zelle zu verstehen.

Unter dem Titel Systembiologie ist daraus mittlerweile eine eigene Disziplin geworden, deren Aufgaben von Biologen und Medizinern teilweise nur noch unter Einbeziehung von Mathematikern zu bewältigen ist. Internationale Wissenschafter tagen noch bis Donnerstag beim Kongress "FEBS2007 - Molecular Machines" in Wien.

Netzwerk im Kleinen

Ebenso wichtig, wenn nicht sogar bedeutsamer als die reine Struktur eines Gens, ist der Umstand, wann es abgelesen und so zu einem Eiweißstoff (Protein) wird. Erst dann wird aus dem "potenziellen Infogehalt" - wie Hartig es ausdrückt - eine Wirkung. Doch dann geht's erst richtig los. Jedes Protein - ob es jetzt Botendienste erfüllt, oder auch als Baustein für andere Stoffe dient - ist eingebettet in ein ganzes Netzwerk aus Wirkungen, Quer- und Rückwirkungen.

Erst seit wenigen Jahren wissen Genetiker, dass bei der Steuerung der Gene auch jene Bereiche auf der Erbsubstanz eine entscheidende Rolle spielen, die bis dato als genetischer Schrott bezeichnet wurde, weil sie selbst nicht in Proteine umgewandelt werden. Um die Sache noch komplizierter zu machen, manipuliert die Zelle bei der Ablesung der Gene auch noch herum, fügt Stücke von unterschiedlichen Genen zusammen und kreiert so neue Proteine.

Multiples Zusammenspiel

Selten sind die Verhältnisse so einfach wie bei Krankheiten, die durch Veränderungen in einem einzigen Gen verursacht werden. Beispielsweise bei der zystischen Fibrose, eine Erkrankung bei der der Chlorid-Stoffwechsel der Zellen gestört ist, lassen sich die Wege "was passiert wenn" noch relativ leicht verfolgen. Wenn aber - wie bei Diabetes - viele Gene beteiligt sind, wird es für den einzelnen Forscher praktisch unüberschaubar. Zu diesem Zweck hat die moderne Systembiologie auch Mathematiker mit an Bord genommen, die Vorgänge werden nicht mehr linear, sondern als komplizierte Netzwerke verstanden und im Computer modelliert.

Ist das Modell fein genug, könnte dann auch simuliert werden, was Medikamente auf allen Ebenen bewirken und welche Nebenwirkungen sie auslösen. Hartig warnte dabei aber vor überzogenen Heilsversprechen. Noch arbeiten viele Systembiologen tief im Grundlagenbereich, tragen Mosaiksteinchen für Mosaiksteinchen zusammen, um die Rechenmodelle zu vervollständigen. Von der Entwicklung von Medikamenten gegen verschiedenste Krankheiten sei man meist noch weit entfernt. (APA)

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