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Projekt
Die DNA aus einer Code Perspektive
Fachliche Zuordnung
Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
Förderung
Förderung von 2012 bis 2015
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 214186146
Seit den 50er Jahren haben Biologen und auch einige wenige Mathematiker versucht, die Codestruktur der DNA zu ergründen, bislang mit eingeschränktem Erfolg, größtenteils bedingt durch die verführerische Annahme einer zugrundeliegenden algebraischen Struktur und durch die Begrenzung auf nur lokale Eigenschaften. Unser Projektvorschlag soll lokale Eigenschaften dadurch beleuchten, dass Quellen- und Kanalcode- Eigenschaften herangezogen werden, wobei wir von einem geeigneten Kanalmodell der DNA als Kanal eines Speichermediums ausgehen, gekennzeichnet durch entsprechende Übergänge, Einfügungen und Auslöschungen. Wir möchten dabei die Codon-Aminosäurenstruktur als logische Konsequenz dieses Kanalmodells begreifen. Am wichtigsten sind uns jedoch die Untersuchungen des übergeordneten Codekonzepts, die eine analoge Regulation der Genaktivit¨at erlaubt. Zu Beginn der Untersuchungen stehen räumliche Eigenschaften des Genoms, die aus den Codeunterschieden ersichtlich werden, die mit der Richtung der Transkription einhergehen. Zu guter Letzt möchten wir Genaktivität mit physiologischen Zuständen in Verbindung bringen. Im lokalen Bereich werden solche Zusammenhänge bereits durch die Quellencodeaspekte der DNA ersichtlich, da Proteincodes auf gegenüberliegenden Seiten und gegensätzlichen Richtungen der DNA einen Zusammenhang aufweisen, ebenfalls die Lempel-Ziv-ähnliche Codierung mittels Introns und Exons. Es ist davon auszugehen, dass die Genexpression durch analoge Komponenten (“Codes”) gesteuert wird, die es erlauben, die Transkription der digital abgelegten Information in einer physiologisch sinnvollen Weise auszuführen. Dieser analoge Code manifestiert sich einerseits in der dreidimensionalen Konfiguration der DNA und auch der räumlichen Orientierung (divergent versus konvergent) der Transkriptionseinheiten. Wir sind besonders interessiert, die Zusammenhänge zwischen analogen und digitalen Codes in der DNA zu verstehen. Hierzu sind Experimente erforderlich, in welchen die Auswirkungen einer Modifikation der analogen Komponenten auf die Transkription des digitalen Codes untersucht werden sollen. Insgesamt ist unser Ziel eine “ganzheitliche” Betrachtung der metabolischen Prozesse, allerdings strikt basierend auf der tatsächlichen Genstruktur, in einem lokalen und globalen Sinn.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
