Mit gezielten Störungen biologischen Signalwegen auf der Spur

Falsche Signale in einer Zelle können Krankheiten hervorrufen. Wie aber werden Informationen in einer Zelle korrekt weitergeleitet? Um Signalwege in einer Zelle zu erkennen, werden Teile davon gezielt gestört oder abgeschaltet.

Ausschnitt aus einem echten Datensatz: Jedes Pixel ist eine Messung (Zahl) und zeigt die niedrige (rot) oder hohe (grün) Aktivität eines Gens in einem Experiment.
(Daten: Datlinger Paul and Rendeiro Andre F. and Schmidl Christian and Krausgruber Thomas and Traxler Peter and Klughammer Johanna, et al. Pooled CRISPR screening with single-cell transcriptome readout Nature Methods. 2017 January;10.1038–4177. pmid:28099430)

Damit Zellen richtig funktionieren und ihre vorherbestimmten Aufgaben erfüllen, ist es wichtig, dass Signale innerhalb der Zelle in Signalwegen korrekt weitergeleitet werden. Wenn diese Signalwege falsch verschaltet sind, kann das gefährliche Konsequenzen haben und zu Krankheiten führen. Um zu verstehen, wie Signalwege in gesunden und kranken Zellen aussehen, werden in Experimenten verschiedene Teile des Signalwegs gestört bzw. künstlich abgeschaltet (Perturbation). Die anderen Bereiche des Signalwegs werden gleichzeitig in einer Datenerhebung gemessen. Diese Daten verraten uns, wie die unterschiedlichen Teile des Signalwegs auf verschiedene Störungen reagieren und geben uns dadurch Hinweise auf die Struktur des Signalwegs.

Versuchen Sie, selbst Signalwege zu rekonstruieren: In einem physischen Modell befinden sich hinter einer Holzverdeckung Schläuche, durch die Wasser läuft. Unten kommt das Wasser raus. Über verschiedene Ventile können Sie den Verlauf beeinflussen und so das Wasser umleiten oder abschalten. Schaffen Sie es, die Signalwege hinter der Wand zu rekonstruieren?

Wie der Signalfluss in einer Zelle tatsächlich aussehen könnte, erfahren Sie anhand eines Computermodells.