Tuberkulose (TBC) ist eine Infektionskrankheit, die weltweit wieder auf dem Vormarsch ist und inzwischen ein Drittel der Weltbevölkerung betrifft. Die Erforschung der Pathogenese, Virulenz und Persistenz von Mycobacterium tuberculosis (MTb) soll nun dazu beitragen, effizientere Behandlungsoptionen zu finden.
Das EU-finanzierte Projekt "Systems biology of Mycobacterium tuberculosis" (
SYSTEMTB) entwickelte einen systembiologischen Rahmen für modellbasierte Analysen des Erregers MTb. Kenntnisse der Wechselwirkungen von MTb mit seinem Wirt sind vor allem für die Entwicklung innovativer und kostengünstigerer Strategien gegen TBC nötig.
SYSTEMTB erstellte quantitative Datensätze für MTb, die Transkriptomik, Proteomik, Metabolomik, strukturellen Genomik, Lipidomik und Glykomik integrieren. Zugleich wurden Computermodelle für Stoffwechsel, regulatorische Netzwerke und Transkriptionsregulation entwickelt.
Ein wichtiger Teil des Projekts war die Suche nach neuen Zielstrukturen für therapeutische Interventionen mittels Computersimulation, um einen fundierten Rahmen zur Physiologie von Mykobakterien bei der Infektion zu liefern.
Das Projekt enthüllte neue Details zu physikalischen Wechselwirkungen, Strukturen, Funktionen und Lokalisationen von MTb-Proteinen. Eine Datenbank auf der SYSTEMTB-Webseite vereinfacht für Forscher den Zugang zur fluoreszenzmarkierten MTb-Bibliothek und integriert die MTb-Klone mit ihrer Proteinlokalisation. Mehr als 2.000 Klone aus der Bibliothek wurden amplifiziert und den Konsortiumpartnern zur Verfügung gestellt.
Aus dem Projekt gingen mehrere Ressourcen hervor, die nun zugänglich sind. So ist die Datenbank PeptideAtlas die derzeit umfangreichste Sammlung von Proteomdatenbanken zu MTb, und der SRMAtlas enthält massenspektrometrische Tests für das gesamte MTb-Proteom. Die Datenbank PASSEL umfasst Experimente zu allen Proteinen, die mittels Selected Reaction Monitoring (SRM) identifiziert und im SRMAtlas hinterlegt sind.
Dank SYSTEMTB steht nun ein genomweites fehlertolerantes Konsensusmodell des Metabolismus und Transports von MTb zur Verfügung, das bislang umfassendste Modell des MTb-Stoffwechsels mit 1.179 Reaktionen, 874 Genen und 83% der Reaktionen einschließlich Genassoziation. Der Schlüssel zum Erfolg von SYSTEMTB war die Zusammenführung bioinformatischer mit strukturellen und funktionellen Studien.
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