Nova Acta Leopoldina Band 110 Nummer 377

einen zusätzliche Daten benötigt, die bisher nur in geringem Maße zur Verfügung stehen. Hierbei handelt es sich insbesondere um die Kinetiken der am metabolischen Netz beteiligten Enzyme. Zum anderen benötigen dynamische Modellierungen wesentlich komplexere mathe- matische Verfahren. Es ist wichtig zu bemerken, dass auch die vergleichende Analyse metabolischer Netze in verschiedenen Organismen aufschlussreiche Einsichten über die Funktion solcher Netze zu Tage fördern kann (SCHUSTER und FELL 2007). 4.2 Regulatorische Netze Stellen metabolische Netze den operativen Anteil der Zellfabrik dar, so bilden regulatorische Netze ihre Leitungsetage. Ihre Bausteine sind hauptsächlich Wechselwirkungen zwischen den Makromolekülen der Zelle. Wesentliche Aspekte der Zellregulation sind dynamische Orga- nisation des Chromatins, Ablesen von Genen sowie Steuerung der Konzentration der jeweili- gen molekularen Bausteine in der Zelle. Regulatorische Netze sind strukturell wesentlich heterogener als metabolische Netze. In ihnen verbinden sich sehr unterschiedliche Aspekte: Transkriptionsfaktoren binden an Promotoren von Genen, um das Ablesen der Gene zu initi- ieren. Vermehrtes Ablesen eines Gens führt zu vermehrter Produktion des entsprechenden Proteins (es sei denn, ein folgender regulatorischer Eingriff wirkt diesem Effekt entgegen). Das synthetisierte Protein selbst greift wiederum möglicherweise in die Zellregulation ein, und zwar dadurch, dass es das Ablesen anderer Gene fördert oder auch hemmt. RNA greift mittels des Mechanismus der RNA-Interferenz in die transkriptionelle Regulation von Genen ein. Spezifische Proteine methylieren und demethylieren DNA und modifizieren die Organi- sation des Chromatins. Auf der posttranslationellen Seite werden z. B. bereits synthetisierte Proteine durch Ubiquitinierung für ihren Abbau durch das Proteasom markiert. Es wird deut- lich, dass die Arten der Interaktionen vielfältig und die Struktur der Netze heterogen ist. Wie funktioniert das Leben? Nova Acta Leopoldina NF 110, Nr. 377, 11–44 (2011) 33 Abb. 13 Metabolischer Zyklus zur Synthese der Aminosäure Arginin (Detail aus Abb. 12, erstellt von Donald NICHOL- SON – © 2003 International Union of Biochemistry and Molecular Biology)