Reverse-Engineering circadianer Oszillationssysteme als Frequenzregelkreise mit Nachlaufsynchronisation

Diplomarbeit aus dem Jahr 2011 im Fachbereich Informatik - Bioinformatik, Friedrich-Schiller-Universitt Jena, Sprache: Deutsch, Abstract: Die Komplexitt der biochemischen Reaktionsnetzwerke, auf denen alles Leben basiert, verstndlich zu machen, ist Kernanliegen der Systembiologie. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein Ansatz aus den Ingenieurwissenschaften, nmlich die Nachlaufsynchronisation, genutzt, um das Verhalten circadianer Oszillationssysteme zu simulieren und zu analysieren. Die Nachlaufsynchronisation (Phase-locked loop, PLL) ist ein Spezialfall einer Frequenzegelung,
wie sie in den Ingenieurwissenschaften deniert ist: ein dynamisches System wird innerhalb eines geschlossenen Wirkungskreises zielgerichtet beeinusst (1). Die Regelungstechnik fand bereits frh Eingang in die theoretische Biologie. Regelkreise sind gut zur Beschreibung von biologischen Systemen geeignet; sie protieren von einer strengen Modularisierung, die eine klare Aufteilung eines komplexen Systems in funktionale Untereinheiten, die durch Signalpfade verbunden sind, ermglicht. In dieser Diplomarbeit wird ein regelkreis-basierter Modellierungsansatz vorteilhaft zur Beschreibung und Analyse eines circadianen Oszillators einschlielich seiner Fhigkeit zum Entrainment angewendet. Oszillationen eignen sich besonders fr die Modellierung mithilfe von Regelkreisen, da zahlreiche Methoden zur Analyse des Verhaltens von Frequenzregelkreisen existieren.