​​GROEPLEIER: Prof. Johann Rohwer
Kantoor: A108 JC Smuts Building
Die Navorsingsgroep vir Molekulêre Sisteembiologie bestaan uit proff Jacky Snoep, Johann Rohwer, Jannie Hofmeyr en dr Dawie van Niekerk. Hierdie groep bestudeer die beheer en regulering van sellulêre prosesse met behulp van teorie, rekenaarmodellering en eksperimentele benaderings. Een van die vernaamste projekte is die ontwikkeling van 'n teoretiese raamwerk, gebaseer op kontrole-analise, om metaboliese regulering in 'n geïntegreerde sellulêre konteks te kan beskyf, wat metabolisme, seintransduksie en die genetiese hiërargie insluit; aspekte van hierdie teorie word eksperimenteel bestudeer in gis, bakterieë, en die malaria-parasiet d.m.v. beheerde kweking in bioreaktore en kwantitatiewe analise met HPLC, massaspektrometrie en KMR.
Die groep is aktief in die gebied van rekenaarmatige sisteembiologie, beide in die ontwikkeling van kinetiese modelle van die werklike lewende sisteme stelsels (sentrale koolstofmetabolisme van plante, vergelykende analise van glikolise in verskillende organismes), en van die nuwe programmatuur (PySCeS en JWS Online) .
Binne hierdie navorsing groep, is die volgende my belangrikste projekte:
​Die toepassing van in vivo, in situ en in vitro KMR-spektroskopie vir direkte, intydse nie-indringende bepaling van metabolietvlakke in mikrobiese selle.
Ensiemkinetiese parameters word verkry deur modelle van metaboliese (sub-)paaie op hierdie KMR-tydreekse te pas. Hierdie parameters word dan gebruik om kinetiese modelle te bou. Die metode word ook gebruik om stelselmatig die gevolge van makromolekulêre verdringing ("macromolecular crowding") en pH-veranderinge op ensiem-kinetiese eienskappe te ondersoek.
Die bou en uitbreiding van kinetiese modelle van verskeie sellulêre stelsels.
'n Sentrale fokus van my werk is om kinetiese modelle van die sentrale koolstofmetabolisme in verskillende organismes te ontwikkel, veral sukrose-metabolisme in suikerriet, die sitroensuursiklus in Arabidopsis, en fermentatiewe vrye-energie metabolisme in Escherichia coli en Zymomonas mobilis.
Modellering van sellulêre redoksien-netwerke.
In samewerking met dr Ché Pillay van die Universiteit van KwaZulu-Natal in Pietermaritzburg, ontwikkel ek kinetiese modelle van redoksien-netwerke (thioredoksien, glutaredoksien, peroksiredoksien) in Escherichia coli en Mycobacterium tuberculosis. Daarbenewens ondersoek ons die minimum stel van parameters wat benodig word om die aktiwiteit van redoksien-stelsels kineties te kan beskryf, ons ontwikkel kwantitatiewe maatstawwe van redoks-seintransduksie, en ons ontwikkel gereedskap vir die vergelykende ontleding van redoksien-netwerke, en pas dit toe op gepubliseerde modelle van drie organismes (E. coli, rooibloedsel en S. pombe).
Modellering van glukokorikoïed-reseptor (GR) dimerisering en seinoordrag.
In samewerking met prof Ann Louw van die departement ontwikkel ek 'n kinetiese model van die dimeriseringsproses van die GR, met fokus op beide ligand-afhanklike en ligand-onafhanklike dimerisering. Met hierdie model poog ons om kwantitatiewe maatstawwe van die beheer van die dimeriseringsproses te ontwikkel, en hoe dit GR-seinoordrag beïnvloed, beide in die afwesigheid en teenwoordigheid van ligand.
Die ontwikkeling van sagteware gereedskap vir rekenaarmatige sisteembiologie binne die raamwerk van Python en Scipy.
Deur die PySCeS sagteware (http://pysces.sf.net) wat in ons groep ontwikkel is, as 'n fondament te gebruik, ontwikkel ons 'n geïntegreerde metaboliese analise-gereedskapskis (die "PySCeS toolbox", of "psctb") wat 'n aantal algoritmes vir die verdere analise van sisteembiologie-modelle in 'n gerieflike raamwerk kombineer:
Simboliese Kontrole-Analise (symca)
Veralgemeende Vraag-Aanbod-Analise (ratechar)
Bydrae van termodinamika en kinetika tot die beheer en regulering van ensiemwerking (thermokin)
Dit gereedskapskis skep 'n gerieflike raamwerk vir die gedetailleerde verdere ontleding van kinetiese modelle van sellulêre paaie om hul regulatoriese gedrag beter te kan verstaan.