Auswertung von metabolischen 13C-Isotopomeren-Markierungsexperimenten

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Die stationäre Stofflußanalyse zur In-Vivo-Quantifizierung der Stofflüsse im Zentralstoffwechsel eines Mikroorganismus hat sich in den letzten Jahren zu einem Standardwerkzeug des Metabolic Engineering entwickelt. Unter Verwendung von ¹³C-markierten Substraten in Kombination mit der NMR-Technik sind damit sogar beide Richtungen von bidirektionalen Reaktionsschritte zugänglich. Während dabei bisher sogenannte C-Atom-Anreicherungen zugrunde gelegt wurden, sind mit Hilfe neuerer experimenteller Methoden auch sogenannte Isotopomeren-Anreicherungen meßbar. Dies bedeutet eine Vervielfachung der verfügbaren Meßinformation, so daß eine erheblich verbesserte statistische Qualität der Flußanalysen zu erwarten ist. Diese Information soll auf der Grundlage eines universellen mathematischen Modellansatzes erstmals voll ausgeschöpft werden. Aus dem Blickwinkel des Wissenschaftlichen Rechnens handelt es sich hierbei um ein hochdimensionales, nichtlineares und zudem (bekanntermaßen) schlecht konditioniertes inverses Problem. Zu seiner Lösung sollen numerisch stabile und rechenzeiteffiziente Verfahren entwickelt und für die Arbeit in einer interdisziplinär zusammengesetzten Forschungsgruppe bereitgestellt werden. Die Erprobung der Verfahren soll schließlich anhand konkreter Meßdaten erfolgen, die im Forschungszentrum Jülich ermittelt werden.