Entwicklung neuer Bayesscher Netzwerkmodelle für die Systembiologieforschung

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Die Systembiologie versucht die Regulierungsmechanismen der lebenden Zellen in ihrer gesamten Komplexität zu verstehen. Mit Biotechnologien werden dazu high-throughput Daten erhoben, auf deren Grundlage die zellulären Zusammenhänge untersucht werden. Die Messungen sind oft stark verrauscht, so dass für die Auswertung die Entwicklung solider statistischer Modelle notwendig ist. Von besonderem Interesse für die Systembiologie sind genregulatorische Netzwerke und Protein-Signal- Aktivierungskaskaden, die sowohl mit Differentialgleichungsmodellen als auch mit graphischen Modellen (u.a. Bayesschen Netzwerken) aus dem Datenmaterial extrahiert werden. Das Forschungsprojekt widmet sich der Weiterentwicklung Bayesscher Netzwerk Modelle: Neben einer Verbesserung der Modell-Flexibilität im Hinblick auf die Modellierung von nicht-linearen Regulierungsmechanismen und heterogenen dynamischen Regulierungsprozessen wird auch eine bessere Ausschöpfung von biologischem Prior-Wissen angestrebt. Die erste konkrete Anwendung beschäftigt sich mit der Modellierung der biologischen Uhr in Arabidopsis thaliana. Dabei wird der Einfluss des externen Faktors Licht untersucht. Das Einwirken von Licht nimmt Einfluss auf die genregulatorischen Mechanismen und sorgt für eine Synchronisierung zwischen der inneren molekularen Uhr und dem Tag/Nacht Zyklus. In der zweiten Anwendung wird die Auswirkung von fortschreitendem Brustkrebs auf regulatorische Netzwerke im Tumorgewebe analysiert. Es wird dabei genomweit nach Netzwerk-Veränderungen, die z.B. mit dem histologischen Tumorgrad einhergehen, gesucht.