Analyse der Evolution von bakteriellen metabolischen Netzwerken durch Verbindung von Systembiologie mit vergleichender Genomik

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Die gegenwärtige evolutionäre Dynamik metabolischer Netzwerke ist weitgehend unverstanden. Die wichtigsten genetischen Mechanismen in diesem Prozess sind Genduplikation und horizontale Gentransfers zwischen Bakterienstämmen. Überraschenderweise zeigen unsere Vorarbeiten, dass Genduplikationen nur wenig zur jüngeren Netzwerkevolution in E. coli beigetragen haben. Mit Ansätzen der vergleichenden Genomik werden wir Genduplikationen, horizontale Gentransfers sowie Genverluste innerhalb von 50+ vollständig sequenzierten Bakterienstämmen identifizieren. Mit einem systembiologischen Ansatz werden wir dann die Verteilung von Metabolitenströmen im rekonstruierte Netzwerk von E. coli bestimmen, und damit den Einfluss von Genzugängen und Genverlusten auf das Netzwerk untersuchen. Weiterhin werden wir bestimmen, inwieweit die evolutionären Schicksale von interagierenden Genen verbunden sind, und wie die Genomzusammensetzung die Fähigkeit einer Bakterienart beeinflusst, sich neuen Umgebungen anzupassen. Schließlich werden wir die Transkriptionsregulation von Genen charakterisieren, die erst in jüngerer Zeit in das metabolische Netzwerk integriert wurden.