Aufgrund der stetig anwachsenden Menge an genetischer Information
durch die Entschlüsselung kompletter Genome entsteht in
vielen Bereichen der Biologie eine Vielfalt neuer Fragestellungen.
Hierbei betreffen viele offene Probleme den Metabolismus
einer Zelle. Unter dem Metabolismus versteht man
die Gesamtheit der chemischen Reaktionen,
die für die Bereitstellung der freien Energie verantwortlich sind,
damit für Erhaltung, Teilung etc. sorgen und somit wiederum
die Ausübung ihrer Funktionen sichern.
Nahezu alle metabolischen Reaktionen sind enzymatische Reaktionen
und werden so durch zelleigene Proteine gesteuert, womit der
Zusammenhang Metabolismus-Genom hergestellt ist.
Wichtige Subsysteme des Metabolismus sind sogenannte metabolische
Pfade. Ein metabolischer Pfad ist eine Abfolge von Reaktionen, so daß
jeweils das Endprodukt der vorhergehenden Reaktion das Ausgangsprodukt
der nächsten ist (inklusive Verzweigungen oder auch Kreisen).
Auf diesen Wegen werden
zellwichtige Zwischen- und Endprodukte synthetisiert.
Im Rahmen der Promotion eines ZAIK-Mitarbeiters werden neue Verfahren zum Schaffen von ``Substraträumen'' für enzymatische Reaktionen entwickelt. Diese Substrat-Räume enthalten eine möglichst umfassende Auswahl von Substanzen, die von einem Enzym prozessiert werden bzw. das Enzym blockieren und somit die enzymatische Reaktion inhibieren. Wir versehen unsere Substraträume mit einem geeigneten Abstandsmaß und bekommen so mit Hilfe bereits gut bekannter Substrate ein Maß dafür zurück, wie wahrscheinlich noch unerforschte Stoffe von einem Enzym prozessiert werden bzw. das Enzym inhibieren. Auf ähnlichem Wege schaffen wir ``Produkt-Räume'', die eine möglichst umfassende Auswahl von Substanzen enthalten, die als Produkt einer enzymatischen Reaktion in Frage kommen. Durch Iterieren, d.h. durch Bilden von Durchschnitten von Substrat- und Produkträumen lassen sich ganze Kaskaden enzymatischer Reaktionen durchspielen. Damit lassen sich die Mechanismen noch unerforschter Substanzen wie z.B. neuer Medikamente simulieren bzw. deren Risiken abschätzen.