Etablierung, Weiterentwicklung und Nutzung von Modellen der Systembiologie

Systembiologie ist ein Zweig der Biowissenschaften, der am Schnittpunkt von Mathematik, Biologie und Physik steht. Im Rahmen dieser Disziplin versucht man, biologische Organismen in ihrer Gesamtheit zu verstehen. Das Ziel ist dabei, das quantitative Verhalten eines biologischen Prozesses, welcher realistischen Störungen ausgesetzt wurde, vorherzusagen. Um dies gewährleisten zu können, kommen häufig als Forschungsmethoden die Computersimulationen und Heuristiken zum Einsatz. Zur Modellierung biochemischer Reaktionen werden beispielsweise Ansätze aus der Graphentheorie und Petri-Netze herangezogen. Unter Verwendung von Methoden der Parameteridentifikation kann das jeweilige Modell an die erhobenen Daten angepasst werden.

Projektbeispiel

Modellierung von Stoffwechselprozessen in Xanthomonas campestris
Das Bakterium Xanthomonas campestris produziert einen Schleim, der Xanthan genannt wird und aus verschiedenen Zuckerarten besteht. Xanthan wird in der Industrie als Verdickungsmittel, Emulgator und Stabilisator eingesetzt.

Das Ziel des Projektes ist die mathematische Modellierung der Xanthanproduktion in dem Bakterium Xanthomonas campestris. Die biochemischen Reaktionen, die für die Produktion von Xanthan notwendig sind, werden mit dem Petri-Netz Formalismus abgebildet. Diese Modellierung und die anschließende Simulation wird mit der objektorientierten Modellierungssprache Modelica und den Tool OpenModelica durchgeführt.

Dr. Sabrina Proß steht für weitere Informationen gerne zur Verfügung.