Dokument 2.pdf - OPUS-Datenbank - Universität Hohenheim

3 Einleitung
1948). Beide Autoren begründen damit eine neue systemische Betrachtung in der Biologie.
Die große Zeitspanne, die zwischen der zu dieser Zeit begründeten Theorie und
der heutigen, praktischen Anwendung liegt, lässt sich vornehmlich durch die benötigte
Menge an Information, die zu einer umfassenden systemischen Beschreibung notwendig
ist, erklären. Erst durch die in der „Post Genomic Era“ entwickelten Hochdurchsatz-
Technologien und der gleichzeitigen rasanten Entwicklung der Informationstechnologie
ist es möglich, umfangreiche Daten über ein System zu sammeln und auszuwerten.
Eine aktuelle und generalistische Definition der Systembiologie wurde von Ideker et al.
(2001) aufgestellt: Darin wird die Systembiologie als ein Wissenschaftszweig beschrieben,
der durch gezielte Perturbation eines biologischen Systems und der anschließenden
Beobachtung der Reaktion auf Gen-, Protein- und Netzwerkebene, Daten über die
Struktur dieses Systems erhebt und anschließend zur mathematischen Modellierung des
Systems einsetzt. Als Arbeitsdefinition erscheint jedoch die Betrachtung der Systembiologie
von Kitano (Kitano, 2002) als geeigneter. Das Wissen über ein System begründet
sich demnach auf dem Verständnis der Struktur, der Dynamik sowie der Kontrollmechanismen
des Systems. Das Genom (und teilweise auch das Proteom) stellt hierbei
lediglich eine Liste von Bauteilen dar. Erst durch die Analyse der räumlichen und zeitlichen
Verhältnisse dieser Teile zueinander kann das System beschrieben werden.
3.1.3 Proteomics
Eine Möglichkeit, die oben erwähnten Zusammenhänge zu analysieren, stellt die in
dieser Arbeit verwendete Technik der Proteomanalyse (Proteomics) dar. Der Begriff
Proteom leitet sich von Genom, der Bezeichnung für die Gesamtheit aller Gene in einer
Zelle, ab. Somit beschreibt der Begriff des Proteoms die Gesamtheit aller Proteine
(Wilkins et al., 1996; Wasinger et al., 1995) und Proteomics das OMICS-Feld, welches
sich der Analyse des Proteoms widmet. Im Vergleich zum Genom ist die Gesamtheit
aller Proteine über die Zeit deutlich variabler und somit um ein vielfaches komplexer
als das zugrundeliegende Genom. Je nach Umgebungsbedingung, Zell-und Gewebetyp
oder auch dem Alter eines Organismus unterscheidet sich das „spezifische“ Proteom teils
dramatisch. Durch alternatives Splicing (Eukaryoten) sowie einer Vielzahl verschiedener
posttranslationaler Modifikationen wie Phosphorylierungen und Glycosylierungen wird
die Gesamtzahl möglicher Proteine bzw. Proteinisoformen weiter erhöht. Zusätzlich zur
Komplexität des Proteoms spielt auch die stark variable Anzahl der möglichen Kopien
eines Proteins in der Zelle für die Analyse eine entscheidende Rolle. Während in der
Regel lediglich ein bis zwei Kopien eines jeden Gens in einer Zelle vorliegen, kann die
Anzahl an Kopien der daraus resultierenden Proteine um mehrere Größenordnungen
schwanken.
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