Genome Analytics

Genomanalytik

As a research center with ongoing research and development, the Helmholtz Centre for Infection Research possesses broad expertise in gene expression analysis. Scientists at the center can use this service, but it is also available to external clients.

To find out which genes are involved in a particular infection process, the technology platform "Gene Expression Analysis" is an essential tool for scientists at the Helmholtz Centre for Infection Research. Tailor-made gene chips are configured here for researchers at the center or for outside partners. Gene chips make it possible to test which genes are active during certain metabolic processes. Support and advice are also available when using standardized chips from external, commercial providers.

Unsere Forschung

Unsere Wissenschaftler untersuchen die Erbsubstanzen verschiedener bakterieller Krankheitserreger, wie Mycobakterium tuberculosis, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus sowie viraler Erreger wie Hepatitis B Virus und Influenza Virus. Und sie erforschen molekulare Abwehrstrategien der Immunzellen von Wirtsorganismen. Das Wissen um die molekularen Zusammenhänge, wie ein Pathogen seine Pathogenität auf den Wirtsorganismus überträgt, kann genutzt werden, um z. B. durch gezielte pharmakologische Eingriffe  diesen Mechanismus zu stören, um damit die Infektionsgefahr zu eliminieren. 

Welche Abwehrmechanismen einem Organismus zur Verfügung stehen, ist in seinen Genen kodiert. Allerdings ist die kodierende Gensequenz allein nicht ausreichend, um zu verstehen, wie die molekulare Abwehr und der Angriff funktionieren. Es ist das Zusammenspiel weiterer regulatorischer Faktoren, die ein räumlich und zeitlich  gut koordiniertes Erscheinen von Effektormolekülen ermöglichen. Ob ein Gen überhaupt seine Wirkung in der Zelle entfalten kann, ist nicht nur Abhängig von Gendefekten (Mutationen) sondern auch durch sogenannte epigenetische Faktoren bestimmt. Eine chemische Modifikation der DNA (DNA Methylierung) oder Interaktionen DNA-bindender Proteine (Transkriptionsfaktoren) ermöglichen bzw. verhindern die wirksame Aktivierung von  Effektormolekülen.  Darüber hinaus können sogenannte nicht codierende kleine RNA Moleküle (shRNA, microRNA, ncRNA), selbst nach erfolgreicher Genaktivierung der Effektormoleküle (Genexpression), die Prozessierung in funktionelle Proteine verhindern. Man spricht hier dann von RNA-Interferenz oder RNAi.

Jahrtausende währende Co-Existenz von Pathogenen mit Ihren Wirten, haben es dem Pathogen ermöglicht, die wirtseigene molekulare Maschinerie für ihre eignen Zwecke zu benutzen indem sie in die regulatorischen Prozesse eingreifen. Dabei ist es für das Pathogen wichtig, die richtigen Zellen mit dem passenden Mechanismus im Wirt zu finden, zu erkennen und zu infiltrieren. Diese, als Pathogenitätsfaktoren bezeichneten Moleküle, unterliegen ebenfalls einer strengen Kontrolle, damit der Infektionsprozess erfolgreich ist.

Die Forscher in der Arbeitsgruppe arbeiten eng mit Forschern anderer Arbeitsgruppen auf dem Gebiet der Genomanalyse am HZI zusammen. Gesucht werden genetische Determinanten auf den unterschiedlichen Stufen der molekularen Informationsspeicherung (DNA: Mutationen, Polymorphismen, Chromosomale Abberationen; RNA: veränderte Genexpression, RNAi; epigenetisch: Methylierungsmuster, Transkriptionsfaktoren). Dabei kommen hochauflösende und moderne Systeme zum Einsatz: HT- Kapillarsequenzierung (96-plex Sanger-Sequenzierung), Next Generation Genome Analyzer (Millionenfache parallele Sequenzierung), Ultradichte Mikroarrays zur Genomanalyse/Genexpression.