TP 4

Zelluläre Modellierung und Proteomik

Proteomische Analyse von Patientenproben ermittelt die Konzentration tausender Proteine in Zellen individuell für jeden Patienten der Studie. Das erlaubt zelluläre Parameter in Beziehung zu setzen zu dem individuellen Krankheitsbild. Mathematische Modellierung schlägt die Brücke von Proteinkonzentrationen zu Zellfunktion, indem es die Kontraktion einzelner Zellen mit den individuellen Parameter simuliert und gegebenenfalls Lücken in der Quantifizierung der Zellen oder unserem Verständnis des pathologischen Mechanismus aufzeigt.

Mathematische Modellierung intrazellulärer Konzentrationen. Dreidimensionale Darstellung einer Momentaufnahme räumlich aufgelöster Kalziumkonzentration 200 ms nach Aktivierung. A Isokonzentrationsfläche der zytosolischen Konzentration für 1.1 µM (grün) und 2.2 µM (rot). B Isokonzentrationsfläche für sarkoplasmisches Kalzium mit 590 µM. Simuliert wurden 16 z-discs, mit jeweils 320 Calcium release units, und im Mittel 50 RyR Kanälen und 12.5 LC-Kanälen pro unit.

Folgende Arbeitsschritte sind geplant:

  • Entwicklung eines detaillierten mathematischen Modells für excitation-contraction coupling
  • preteomische Analyse von Patientenproben
  • Simulation patientenspezifischer Zellfunktion
  • Vergleich/Verifizierung mit patientenspezifischen funktionellen Daten aus Imaging
Vergleichende Analyse zweier Interaktome. Proteine, die spezifische mit einer Komponente interagieren sind in einem Vulkano-Plot dargestellt. Spezifische Bindungspartner sind in blau markiert, während unspezifische interageierende Proteine in rot markiert wurden.