Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Köln, Institut für Neurophysiologie durchgeführt. SysDT wird etablierte in vitro Tests verwenden, um mit systembiologischen Modellen Entwicklungstoxizität vorherzusagen. Um dieses Ziel zu erreichen werden systembiologische Modelle mit Transkriptom- und Funktionsanalysen kombiniert, die dazu dienen, Toxikantien zu beschreiben und deren potenzielle Risiken während der Neuroentwicklung vorherzusagen. Ein weiteres Ziel des Vorhabens ist, die mit Stammzellen bereits sehr gut etablierten Testsysteme auf induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) zu übertragen. Dies wird zum einen die Weiterführung mit dem best-geeigneten Modell sicherstellen und zum anderen, wird dies zu einer breiten Anwendbarkeit in viele verschiedenen Laboratorien beitragen. Dies wird dazu beitragen Tierversuche zu reduzieren. Zu Beginn des Projekts werden Gruppen von Genen identifiziert, welche sich zeitlich ähnlich verhalten. Hierfür werden Affymetrix Genchips Analysen durchgeführt. Auf Basis dieses Datensatzes sollen die generellen Kontrollmechanismen der Differenzierungen modelliert werden. Nach dieser grundlegenden Charakterisierung werden die Testsysteme mit verschiedenen Modellsubstanzen (MeHg und VPA) behandelt und die Veränderungen modelliert. In einer Follow-up Studie mit weiteren 5 mechanistisch verwandten Substanzen sollen dann robuste Biomarker identifiziert werden. Die Biomarker werden auf ihre technische Robustheit überprüft und mechanistisch validiert (plausible und nachweisbare Einbindung in Signalnetzwerke).
Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dortmund, Lehrstuhl Statistische Methoden in der Genetik und Chemometrie durchgeführt. SysDT wird etablierte in vitro Tests verwenden, um mit systembiologischen Modellen Entwicklungstoxizität vorherzusagen. Um dieses Ziel zu erreichen werden systembiologische Modelle mit Transkriptom- und Funktionsanalysen kombiniert, die dazu dienen, Toxikantien zu beschreiben und deren potenzielle Risiken während der Neuroentwicklung vorherzusagen. Ein weiteres Ziel des Vorhabens ist, die mit Stammzellen bereits sehr gut etablierten Testsysteme auf induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) zu übertragen. Dies wird zum einen die Weiterführung mit dem best-geeigneten Modell sicherstellen und zum anderen, wird dies zu einer breiten Anwendbarkeit in viele verschiedenen Laboratorien beitragen. Dies wird dazu beitragen Tierversuche zu reduzieren. Zu Beginn des Projekts werden Gruppen von Genen identifiziert, welche sich zeitlich ähnlich verhalten. Hierfür werden Affymetrix Genchips Analysen durchgeführt. Auf Basis dieses Datensatzes sollen die generellen Kontrollmechanismen der Differenzierungen modelliert werden. Nach dieser grundlegenden Charakterisierung werden die Testsysteme mit verschiedenen Modellsubstanzen (MeHg und VPA) behandelt und die Veränderungen modelliert. In einer Follow-up Studie mit weiteren 5 mechanistisch verwandten Substanzen sollen dann robuste Biomarker identifiziert werden. Die Biomarker werden auf ihre technische Robustheit überprüft und mechanistisch validiert (plausible und nachweisbare Einbindung in Signalnetzwerke).
Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Lehrstuhl für in vitro Toxikologie und Biomedizin durchgeführt. SysDT wird etablierte in vitro Tests verwenden, um mit systembiologischen Modellen Entwicklungstoxizität vorherzusagen. Um dieses Ziel zu erreichen werden systembiologische Modelle mit Transkriptom- und Funktionsanalysen kombiniert, die dazu dienen, Toxikantien zu beschreiben und deren potenzielle Risiken während der Neuroentwicklung vorherzusagen. Ein weiteres Ziel des Vorhabens ist, die mit Stammzellen bereits sehr gut etablierten Testsysteme auf induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) zu übertragen. Dies wird zum einen die Weiterführung mit dem best-geeigneten Modell sicherstellen und zum anderen, wird dies zu einer breiten Anwendbarkeit in viele verschiedenen Laboratorien beitragen. Dies wird dazu beitragen Tierversuche zu reduzieren. Zu Beginn des Projekts werden Gruppen von Genen identifiziert, welche sich zeitlich ähnlich verhalten. Hierfür werden Affymetrix Genchips Analysen durchgeführt. Auf Basis dieses Datensatzes sollen die generellen Kontrollmechanismen der Differenzierungen modelliert werden. Nach dieser grundlegenden Charakterisierung werden die Testsysteme mit verschiedenen Modellsubstanzen (MeHg und VPA) behandelt und die Veränderungen modelliert. In einer Follow-up Studie mit weiteren 5 mechanistisch verwandten Substanzen sollen dann robuste Biomarker identifiziert werden. Die Biomarker werden auf ihre technische Robustheit überprüft und mechanistisch validiert (plausible und nachweisbare Einbindung in Signalnetzwerke).
Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Charite - Universitätsmedizin Berlin, Institut für Pathologie durchgeführt. SysDT wird etablierte in vitro Tests verwenden, um mit systembiologischen Modellen Entwicklungstoxizität vorherzusagen. Um dieses Ziel zu erreichen werden systembiologische Modelle mit Transkriptom- und Funktionsanalysen kombiniert, die dazu dienen, Toxikantien zu beschreiben und deren potenzielle Risiken während der Neuroentwicklung vorherzusagen. Ein weiteres Ziel des Vorhabens ist, die mit Stammzellen bereits sehr gut etablierten Testsysteme auf induzierte pluripotente Stammzellen (iPSC) zu übertragen. Dies wird zum einen die Weiterführung mit dem best-geeigneten Modell sicherstellen und zum anderen, wird dies zu einer breiten Anwendbarkeit in viele verschiedenen Laboratorien beitragen. Dies wird dazu beitragen Tierversuche zu reduzieren. Zu Beginn des Projekts werden Gruppen von Genen identifiziert, welche sich zeitlich ähnlich verhalten. Hierfür werden Affymetrix Genchips Analysen durchgeführt. Auf Basis dieses Datensatzes sollen die generellen Kontrollmechanismen der Differenzierungen modelliert werden. Nach dieser grundlegenden Charakterisierung werden die Testsysteme mit verschiedenen Modellsubstanzen (MeHg und VPA) behandelt und die Veränderungen modelliert. In einer Follow-up Studie mit weiteren 5 mechanistisch verwandten Substanzen sollen dann robuste Biomarker identifiziert werden. Die Biomarker werden auf ihre technische Robustheit überprüft und mechanistisch validiert (plausible und nachweisbare Einbindung in Signalnetzwerke).
Das Projekt "Teilprojekt 1.1: Grundlagenforschung: Angewandte Systembiologie, Modellierung der Reaktionskinetik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Berliner Hochschule für Technik, Labor Biotechnikum durchgeführt. Das Gesamtvorhaben zielt auf die Entwicklung eines Verfahrens zum biologischen Abbau von schwerabbaubaren Substanzen im Grundwasser. Besonderheit dieses Verfahrens ist die Optimierung der einzelnen Abbauschritte zur vollständigen Schadstoff-Mineralisierung. Das Teilprojekt der BeuthHS bearbeitet die Anwendung von systembiologischen Methoden bei der Verfahrensentwicklung. Eine Optimierung des Stoffumsatzes soll auf biologischer Seite durch die Kombination der Abbauschritte aus verschiedenen Mikroorganismen erreicht werden. Der Abbau der Schadstoffe wird zunächst mit autochthonen Mikroorganismen durchgeführt. Nicht mineralisierbare Substanzen werden hinsichtlich Menge und Struktur analysiert. Zum ihrem weiteren Abbau notwendige enzymatische Schritte werden postuliert und über geeignete Mikroorganismen im Verfahren implementiert. Dies geschieht über Enzymdatenbanken (z.B. BRENDA) und Vergleich mit genomischer Information. Die entsprechenden Mikroorganismen können dann ausgewählt und in einem mehrstufigen Reaktor kultiviert werden.
Das Projekt "Mehrskalen-Stoffwechselmodelle von Getreiden: Ein integrativer systembiologischer Ansatz für die Biomasseforschung Ausschreibung: BioEnergie 2021 - Forschung für die Nutzung von Biomasse / Modul B1: Systembiologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SunGene GmbH durchgeführt. Das vorgestellte Projekt zielt unter Anwendung modernster system-biologischer Methoden auf eine experimentell unterlegte Entwicklung von multiskalierten Modellen der Energiespeicherung im Rahmen pflanzlicher Biomassebildung. Im Fokus steht der Kohlenstoffmetabolismus. Die Modelle sollen neue Züchtungsstrategien aufzeigen. Es werden unter Einbeziehung genetischer Diversität, Metaboliten, Enzymaktivitäten, Stoffflüsse und Zellwandzusammensetzung analysiert. Die SunGene GmbH bringt phänotypische und metabolische Daten verschiedener transgener Reis-Hochertragslinien in das Projekt ein. Diese Daten werden dazu verwendet, verschiedene Stoffwechselmodelle in Gerste und Reis zu parametrisieren, die hierarchisch ineinander angelegt sind (Mehrskalenmodellierung bzw. Multiscale Modelling Approach). Zu den für die Biomasseakkumulation wichtigsten Stoffwechselwegen (Photosynthese, Stärkesynthese, Nukleotidzuckerstoffwechsel) werden detaillierte enzymkinetische Modelle erstellt. Durch diesen Ansatz wird eine hierarchische Modellierung erreicht, die sowohl einen Überblick über die biologischen Prozesse gibt, gleichzeitig aber an relevanten Stellen detaillierte praxisrelevante Voraussagen trifft. Die in diesem Projekt vorgeschlagenen Arbeiten repräsentieren wichtige Schritte in diese Richtung für die Kulturpflanze Gerste. Bei erfolgreicher Umsetzung der geplanten Arbeiten werden erste Vorhersagen über die Auswirkung natürlicher Variationen des Stoffwechsels auf Biomassebildung möglich sein. Durch die Validierung der erstellten Modelle unter Einbeziehung proprietärer Daten aus bestehenden Hochertragslinien aus Reis, ist die direkte Umsetzbarkeit der Ergebnisse in einer industriellen Forschungsplattform zu erwarten. Die Modelle sollen so verknüpft werden, dass Ansatzstellen für Züchtungen und gezielte gentechnische Veränderungen zur Optimierung der für die Biomasse relevanten Stoffwechselwege vorhergesagt werden können. Ziel ist die Ertragssteigerung in Nutz- und Energiepflanzen.
Das Projekt "e:Bio - Modul III - Nachwuchsgruppe: ChlamyInt - Systembiologie der Grünalge Chlamydomonas rheinhardtii zur Ertragssteigerung Bio-basierter Kraftstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Wissenschaftszentrum Weihenstephan, Lehrstuhl Systembiologie der Pflanzen durchgeführt. Die einzellige Grünalge Chlamydomonas reinhardtii kann durch Photosynthese gewonnene Energie zur Produktion von Wasserstoff (H2) und Biomasse verwenden. Der Nutzen erster quantitativer Computermodelle des Chlamydomonas Stoffwechsels ist aufgrund fehlender Information über Algenproteinfunktionen stark eingeschränkt. Protein Interaktionen spielen eine wichtige Rolle in der Strukturierung von metabolischen Prozessen. In diesem Projekt wird eine systematische, hochwertige Protein-Protein Interaktionskarte für Chlamydomonas experimentell generiert um mit Hilfe dieser biochemischen Daten existierende mathematischer Modelle des Algenstoffwechsels zu optimieren. Das Ziel ist es, mittels der so erweiterten Computermodelle Ansatzpunkte genetische Manipulationen zu finden die zu einer erhöhten Ausbeute von biotechnologisch interessanten Metaboliten führen. Zunächst wird eine ORFeome Sammlung für Chlamydomonas Enzyme, sowie strukturelle und Signaltransduktionsproteine mittels PCR, Next-Gen Sequenzierung und Hochdurchsatz Gateway Klonierung generiert. Die produzierten kodierenden Sequenzen werden in eine Roboter-gestützte qualitativ hochwertige Yeast-2-hybrid basierte Hochdurchsatzinteraktionsplattform eingespeist. Aus der Interaktionskarte werden u.a. mittels graphtheoretischer Methoden Hypothesen über neue Reaktionspfade entwickelt, die anschließend zur Verbesserung der Computermodelle und die gezielte Manipulation des Algenstoffwechsels genutzt werden.
Das Projekt "Dreifache Symbiose zwischen Erbsen (Pisum sativum), Rhizobien und Mykorrhiza: Effekte auf die Symbionten, die Wirtspflanze und einen pilzlichen Schaderreger" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Department für Nutzpflanzenwissenschaften, Abteilung für Pflanzenbau durchgeführt. In Reaktion auf den zunehmenden Anspruch der Gesellschaft an die Landwirtschaft, negative Auswirkungen auf Umwelt und Landschaft zu begrenzen, nimmt die Bedeutung von Leguminosen im Anbau zu. Die Erbse (Pisum sativum L.) ist eine der ältesten domestizierten Arten weltweit. Sie zeigt vielfältige Vorzüge für Anbauer und Verbraucher. Allerdings können Krankheiten wie Mycosphaerella pinodes die Produktivität mindern. Der Pilz kann schwere Ertragseinbußen verursachen, weil Blattläsionen die photosynthetisch aktive Pflanzenoberfläche reduzieren. Wenn auch bedeutende Effekte einer unterirdischen Symbiose aus Leguminosenwurzel, Rhizobien und Mykorrhiza auf Wachstum und Qualitätseigenschaften der Erbse beobachtet wurden, fehlen Studien zu den Effekten der Symbiosen auf die Pflanzengesundheit sowie zu Rückwirkungen von Infektionen auf die Symbiosen. In mehrfaktoriellen Versuchsdesigns sollen diese komplexen Wechselwirkungen untersucht werden, wobei moderne massenspektrometrische Techniken der Metabolomics und Proteomics im Vordergrund stehen, die durch klassische Analysen von Pflanzenwachstum und -entwicklung sowie der symbiontischen Interaktionen ergänzt werden.
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| Boden | 6 |
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