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Erstellt ein Computermodell eines Bakteriums

01.08.2012

Forscher der Stanford University und des Craig Venter Institute sagten am Freitag in der Zeitschrift Cell, dass sie ein vollständiges Computermodell des Bakteriums erstellt und auf molekularer Ebene seinen gesamten Lebenszyklus zwischen den Teilungen verfolgt haben.

Die Probe wurde dem pathogenen Bakterium Mycoplasma genitalium entnommen, dem gleichen Bakterium, das das Craig Venter Institute 2008 zur Herstellung eines künstlichen Chromosoms verwendete. Der Grund für die Wahl ist einfach – es ist ein Bakterium mit dem kleinsten Genom der Welt, bestehend aus nur 525 Genen. Aber selbst dieser einfachste der einfachsten lebenden Organismen benötigte 128 leistungsstarke Computer, um für seine Computervirtualisierung zusammenzuarbeiten.

Obwohl die Forscher selbst das, was sie getan haben, als "ersten Entwurf" interpretieren, den ersten Entwurf von M.genitalium, war es zweifellos ein vollständig "lebender" einzelliger Organismus, der 28 Arten von interagierenden Molekülen enthielt - RNA, DNA, Proteine und kleine Moleküle, die Metaboliten genannt werden - Produkte der zellulären Vitalaktivität. Merkwürdig ist, dass der Lebenszyklus eines Bakteriums bis zu seiner Teilung 9-10 Stunden Computerzeit in Anspruch nahm. Etwa zur gleichen Zeit lebt M.genitalium in der realen Welt.

Die Arbeit des Stanford-Teams wurde bereits als großer Durchbruch in einer sehr jungen wissenschaftlichen Richtung anerkannt – der Computerbiologie. Computermodelle von Zellen werden seit etwa einem Jahrzehnt in verschiedenen Labors erstellt, aber sie sind alle sehr ungefähre Modelle, die nur eine kleine Anzahl von Funktionen beschreiben können und nur die Arbeit eines Teils der Gene beinhalten.

Jetzt stehen die Forscher vor der nächsten, auf den ersten Blick fast unmöglichen Aufgabe – der Erstellung eines Modells des Bakteriums Escherichia coli, das an den allermeisten mikrobiologischen Experimenten beteiligt ist. Seine DNA besteht aus 4288 Genen, es teilt sich alle 20-30 Minuten und überholt M.genitalium um Größenordnungen in Bezug auf die Anzahl der molekularen Wechselwirkungen. Der außerordentliche Professor für Bioingenieurwesen Markus Covert, der die Studie leitete, sagt, dass seine Gruppe in zwei Jahren einen virtuellen E. coli erstellen wird.

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