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17. Juni 2005

Schaltpläne für die Zelle

Redakteure der Kinder-Uni informierten sich über Bioinformatik – Besuch im EML Research

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Bioinformatik – was steckt hinter diesem Begriff? Um das zu klären, hatten sich die kleinen Redakteure der Kinder-Uni im Netz zu einer Fachfrau begeben, nämlich Dr. Ursula Kummer vom Heidelberger Forschungsinstitut EML Research. Ursula Kummer müsste es wissen, schließlich ist sie Biochemikerin und entwickelt spezielle Computerprogramme, um Medikamente damit zu testen.

"Nehmt erst einmal einen Keks", fordert die Wissenschaftlerin die Jung-Journalisten auf. "Erforschen Sie etwa Kekse?" kommt gleich die erstaunte Frage aus dem Redaktionsteam. Natürlich erforscht Ursula Kummer nicht die Kekse, aber beispielsweise das, was mit ihnen passiert, wenn wir sie essen. "Dann werden sie im Magen und Darm zersetzt", ist allen sofort klar. Aber nicht nur in Magen und Darm, sondern vor allem in den Zellen laufen vielfältige Prozesse mit den Inhaltsstoffen der Kekse ab. Beispielsweise mit dem Zucker; der wird nämlich in den Zellen verbrannt. Allerdings nicht mit einer Flamme, sondern mit Hilfe von Eiweißen und dabei entsteht Energie, die wir zum Leben benötigen.

Da es aber verschiedene Zuckerarten gibt, wie etwa Fruchtzucker oder Traubenzucker, sind in jeder Zelle auch verschiedene Eiweiße vorhanden, die diese verarbeiten können. Hinzu kommt, dass Zellen in der Lage sind neue Zellen zu bilden, beispielsweise für Haare oder Nägel. "Das sind richtig komplizierte Prozesse", betont Ursula Kummer und zieht ein Plakat hervor. Was aussieht wie ein Schaltplan für einen Fernseher, sind in Wirklichkeit die Abläufe in einer Zelle. Allerdings ist nur etwa ein Zehntel dieser Prozesse auf dem etwa ein mal zwei Meter großen Plakat verzeichnet. Das ist auch kein Wunder, denn gleichzeitig finden bis zu 30 000 Reaktionen in einer Zelle statt.

Wie kann aber der Computer bei der Erforschung der chemischen Vorgänge in Zellen helfen? "Beispielsweise indem sich berechnen lässt, wie viel von einer Substanz überhaupt in einer Zelle umgesetzt werden kann", erläutert die Biochemikerin. Gleichzeitig kann man am Computer das Zusammenwirken mehrerer Reaktionen erforschen, wobei das Computerprogramm berücksichtigt, dass einzelne Reaktionen unterschiedlich schnell ablaufen können. Um ein solches Programm zu entwickeln, müssen aber verschiedene Wissenschaftler zusammenarbeiten. So sind in der Arbeitsgruppe von Ursula Kummer neben Biochemikern auch Informatiker, Mathematiker und Physiker vertreten.

Ganz einleuchtend ist das für die Jung-Redakteure noch nicht. Da hat Ursula Kummer noch ein praktisches Beispiel zur Hand. Eine Gruppe von Wissenschaftlern in den USA konnte verschiedene Substanzen in weißen Blutkörperchen messen. Doch sie kannten nicht alle chemischen Reaktionen, welche die Substanzen in den Zellen auslösten. Die amerikanischen Wissenschaftler hatten aber bestimmte Theorien, welche Reaktionen dies sein könnten "Mit einem speziellen Computerprogramm lassen sich diese Theorien nun überprüfen", so Ursula Kummer. Dass solche Forschungen sinnvoll sind, ist auch für die kleinen Redakteure bald einleuchtend. Denn viele Krankheiten werden durch Fehlfunktionen in der Zelle hervorgerufen, beispielsweise Diabetes.

Stefan Zeeh



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