Untersuchung der hierarchischen Kontrollstruktur des zentralen Karbonstoffwechsels

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Die Kontrolle des Stoffflusses über ein metabolisches Netzwerk ist auf verschiedene Ebenen des Stoffwechsels, d.h. das Transkriptom, das Proteom, sowie das Metabolom, verteilt. In welchem Maße einzelne Reaktionen des Netzwerks von diesen verschiedenen Kontrollebenen reguliert werden, kann stark von den Umgebungsbedingungen abhängen. Mit Hilfe der Hierarchischen Kontrollanalyse (HCA) kann der Einfluss jeder Ebene auf die Geschwindigkeit einer Stoffwechselreaktion quantifiziert werden. Im Mittelpunkt der geplanten Arbeiten steht die Untersuchung der hierarchischen Kontrollstruktur des zentralen Karbonstoffwechsels in der Hefe Saccharomyces cerevisiae. Durch den Einsatz von high-troughput Analyseverfahren sollen für verschiedene Wachstumsraten der Hefe detaillierte Datensätze gewonnen werden, welche die Stoffflüsse über die einzelnen Stoffwechselwege, sowie die Enzym-, Metabolit- und mRNA-Konzentrationen umfassen. Durch die mathematische Analyse dieser Daten soll in breitem Maßstab untersucht werden, in welchem Umfang die Kontrolle der einzelnen Stoffwechselreaktionen durch die Enzymkonzentration oder durch die Beeinflussung der Enzymaktivität durch metabolische Wechselwirkungen ausgeübt wird. Von den Ergebnissen der Untersuchungen wird ein deutlicher Beitrag zur Aufklärung der Kontrollstrukturen im Zentralstoffwechsel von S. cerevisiae erwartet. Weiterhin stellen die gewonnen Datensätze eine wichtige Grundlage für eine weitergehende dynamische Modellierung des Stoffwechsels der Hefe dar.