547 Organische Chemie
Influenza Viren sind einzelsträngige RNA Viren, welche in drei unterschiedliche Typen unterteilt werden: A, B und C. Sie alle besitzen ein in acht Segmente unterteiltes Genom. Während Viren vom Typ B und C eher langsam im Menschen evolvieren, evolvieren Viren vom Typ A sehr schnell und verursachen milde bis schwere Erkrankungen. Sie sind daher eine ständige Gefahr für den Menschen. Neben den üblichen genetischen Mutationen zur Veränderung des Erbguts hat Influenza die Fähigkeit zur Reassortierung. In diesem Fall muss eine Wirtszelle gleichzeitig von zwei (oder mehr) unterschiedlichen Influenza Viren befallen sein, welche als neuer Virus von der Wirtszelle hervorgebracht werden und Segmente von beiden (allen) gleichzeitig infizierenden Vieren enthalten. Neben diesem speziellen Fall von Reassortierungen haben Influenza A Viren bereits eine hohe Mutationsrate. Ursache für die schnelle genetische Veränderung und die damit verbundene Umgehung des Immunsystems des Wirts, ist eine Polymerase der eine proofreading-Untereinheit fehlt. Speziell genetische Veränderungen in einem der beiden Oberflächenglykoproteinen - Hämagglutinin (HA) - können massive Auswirkungen auf die Fähigkeit des Virus haben, Menschen zu infizieren. Dieses Protein zeigt bevorzugte Aminosäuren auf, welche unter extremen Selektionsdruck stehen. Genetische Veränderungen in diesem Proteinen ist einer der Hauptgründe dafür, dass Influenza A Viren das Immunsystems des Wirts umgehen können, da dieses bevorzugt von Antikörpern erkannt wird. Exogenes Material wird sehr spezifisch durch das Immunsystem erkannt und ist sehr speziell auf die Oberfläche einiger Aminosäuren und deren Eigenschaften angepasst. Schon kleine Veränderungen an bekannten, wichtigen Stellen können zum Umgehen der Immunantwort des Wirts führen, da die Bindung und damit die Markierung durch Antikörper beeinträchtigt ist. Die hohe Mutationsrate von Influenza A Viren, speziell im HA protein, ist der Grund für die Notwendigkeit von jährlichen Impfungen.
Durch Genexpressionsexperimente anModellorganismen versucht man das Genomund die Reaktion des Genoms auf äußere Einflüsse zu erforschen.
Chemikalien sind in der Lage die Expression des Genoms zu beeinflussen. Durch die Experimente ist es möglich Rückschlüsse auf die Wirkweisen der Chemikalien auf genomischer Ebene zu ziehen. Durch derartige Chemikalienexperimente wurden in der Vergangenheit bereits große Mengen an Genexpressionsdaten erzeugt. Ein beliebter Modellorganismus für solche Versuche ist der Zebrabärbling Danio rerio, der in seiner embryonalen Entwicklung optimale Vorrausetzungen mit sich bringt. Bei ihm kann man phänotypische und genotypische Effekte der Chemikalien sehr gut beobachten, da er in diesem Zeitraum transparent ist und diese Phase nur fünf Tage anhält.
Anhand des Zebrabärblings soll erforscht werden, ob gleichartige Chemikalien auf genomischer Ebene ähnliche Wirkweisen besitzen und sich in Gruppen zusammenfassen lassen. Desweiteren stellt sich die Frage, ob es eine allgemeine (Gegen)Reaktion auf den Einfluss der Chemikalien gibt, welche auf genomischer Ebene sichtbar wird. Dazu werden Genexpressionsdaten aus cDNA-Microarrayexperimenten verwendet, die in den Datenbanken des NCBI und EBI abgespeichert sind. Nachdem geeigenete Experimentaldaten ausgewählt wurden und auf ihre Qualität geprüft, wurden diese einer vereinheitlichten statistischen Analyse unterzogen. Die Ergebnisse dieser statistischen Analyse wurden untereinander auf identisch differentiell exprimierte Gene verglichen.
Durch vereinheitlichte, allgemeine Analyse konnten Hinweise erbracht werden, dass es auf genomischer Ebene eine Antwort- und Gegenreaktion auf die Chemikalien gibt. Durch den Vergleich konnten 22 Gene ermittelt werden, die für das Binden und den Abbau der eingesetzten Chemikalie verantwortlich sind und experiementübergreifend auftraten.