Online Publikation - im ZESS - Universität Siegen

MODELLIERUNG METABOLISCHER NETZWERKE 25
nahm dieser Parameter Werte von 0.012 mmol/l bis 0.110 mmol/l an. Bei Parameter-
werten für Inhibitoren zeigt sich, dass der Einfluss der Umgebungsbedingungen noch
größer ist, und daher noch stärker schwankt.
Ein Parameter, der prinzipiell nicht aus der Literatur entnommen werden kann ist
vmax, der die Enzymaktivität beschreibt, die in erster Linie von der Menge an Enzymen
in der Zelle abhängt. Sie ist bei jedem Organismus anders und ist zusätzlich noch von
dem physiologischen Zustand abhängig, in der sich der Organismus befindet.
Zusammenfassend wird nochmals aufgeführt, welche Probleme bei der Erstellung
metabolischer Modelle auftreten:
• Regulatorische Effektoren sind unbekannt,
• Datenbanken sind inkonsistent,
• Netzwerkstruktur ist nicht genau bekannt,
• Regulatorische Struktur ist nicht bekannt,
• Enzymkinetiken sind unbekannt,
• Kinetiken sind zu komplex,
• vmax fehlt.
Darüber hinaus ist noch weit weniger Wissen vorhanden über beispielsweise
• Membrangebundene Systeme,
• Metabolite, die in sehr geringen Konzentrationen vorliegen,
• Phosphorylierung und
• Instabile Enzyme.
Hieraus wird klar, dass bei der Erstellung metabolischer Modelle an vielen Stellen
nur rein empirisch vorgegangen werden kann. Um überhaupt in der Lage zu sein,
valide Modelle zu erstellen, sind in vivo Messdaten von grundlegender Wichtigkeit.
3.3. Vereinfachende Modellannahmen
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Es wird klar, dass es bei einem derart riesigen System, aus dem man eine große Menge
an Messdaten erzeugt hat, ” hoffnungslos ist, ohne die Hilfe von Software die Daten
zu analysieren oder in irgendeiner Weise etwas Sinnvolles aus den Daten zu machen“
[Werner, 2002]. Es ist auch ersichtlich, dass es überhaupt nicht möglich ist, das kom-
plette System in einem einzigen (mechanistischen, Abschnitt 3.1) Modell zu beschrei-
ben und zu simulieren [Gombert and Nielsen, 2000]. Die genaue Untersuchung kann
sich daher nur auf einen kleinen Teil des Gesamten konzentrieren. Die Modelle dieser
Arbeit beschreiben eine einzelne Zelle, die als Durchschnittszelle im Bioreaktor ange-
sehen wird. Es wird angenommen, dass der Reaktor nur aus solchen Durchschnittszel-
len besteht, die alle die gleichen Umgebungsbedingungen haben. Insbesondere sollen
die Modelle die metabolische Regelung und den Stofffluss beschreiben. Vernachlässigt
werden folgende Phänomene: