Metabolische Netzwerke

Nach der Aufklärung der Funktion einzelner Proteine ist es von besonderem Interesse, die metabolischen Pfade (Metabolic Pathways) eines Organismus zu untersuchen.

Als metabolischen Pfad bezeichnet man eine Abfolge von Reaktionen, die zusammen für die Umsetzung eines Stoffes in einen anderen sorgen. Die einzelnen Reaktionen sind dabei im Wesentlichen durch das katalysierende (die Reaktion beschleunigende) Enzym charakterisiert.

Wichtige Beispiele für metabolische Pfade sind der Citratzyklus oder die Glykolyse. Die Gesamtheit aller Pfade bildet ein metabolisches Netzwerk.

Neben den metabolischen gibt es die ebenso wichtigen regulatorischen Pfade, die die Kommunikation zwischen den Zellen und die gesamte Steuerung der Vorgäge im Organismus organisieren. Mit Hilfe verschiedenster Signale und Kommunikationsmechanismen können die Vorgänge im Organismus gezielt gesteuert werden. Alle regulatorischen Pfade zusammen bilden das regulatorische Netzwerk eines Organismus.

Um sowohl metabolische als auch regulatorische Netzwerke mit Hilfe des Computers analysieren zu können, benötigt man entsprechende Datenmodelle. Ziel ist es, ein geeignetes Modell zu finden, das beide Netzwerkarten repräsentieren kann.

Die Netzwerkrepräsentationen bilden die Grundlage zur Entwicklung neuer Werkzeuge, die zum Beispiel für Target-Identifizierung, Wirkstoffdesign oder die Aufklärung der Ursachen genetisch bedingter Krankheiten benötigt werden.

In der Grundlagenforschung können diese Netzwerke für den Vergleich von Stoffwechselabläufen verschiedener Organismen herangezogen werden. Zum Beispiel können Informationen über den Metabolismus eines Organismus verwendet werden, um das neu sequenzierte Genom (und damit die Stoffwechselwege) eines anderen Organismus zu verstehen.