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Ein Forschungsteam um den Potsdamer Bioinformatiker Prof. Dr. Zoran Nikoloski hat einen computergestützten Ansatz und ein dazugehöriges Tool entwickelt, mit dem sich die Aktin-Filamentstrukturen in Pflanzenzellen detailliert analysieren und rekonstruieren lassen. Das „Graph of Filaments over Time“ (GraFT) genannte Instrument könnte die Untersuchung fadenförmiger Strukturen in Pflanzenzellen revolutionieren, da es eine automatisierte und hochpräzise Verfolgung und Nachverfolgung von Filamentstrukturen ermöglicht. Die Ergebnisse der Erprobung von GraFT wurden nun in der Fachzeitschrift „Science Advances“ veröffentlicht.
Das Aktin-Zytoskelett, ein komplexes Netzwerk von Proteinfilamenten innerhalb der Zelle, ist entscheidend für die Formgebung, Stabilität und Bewegung von Zellen. Trotz Fortschritten in der Zellbiologie stellt die präzise Analyse dieser Filamente, insbesondere ihre Dynamik und räumliche Anordnung, eine Herausforderung dar. Das Instrument „Graph of Filaments over Time“ (GraFT) überwindet diese Hürde durch einen umfassenden netzwerkbasierten Ansatz auf Grundlage von zweidimensionalen zeitaufgelösten Bilddaten.
In experimentellen Tests, darunter Studien an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana, konnten die Forschenden mithilfe von GraFT komplexe Filament-Netzwerke genau kartieren und analysieren. Das Tool bewährte sich nicht nur bei der Untersuchung von Zellstrukturen unter verschiedenen physiologischen Bedingungen, sondern auch bei der Modellierung dynamischer Veränderungen innerhalb des Zytoskeletts.
Darüber hinaus ermöglicht GraFT wertvolle Einblicke in die pflanzliche Zellbiologie. Mit Unterstützung des Tools konnten die Forschenden beobachten, wie bestimmte Virulenzfaktoren, welche Infektionen ermöglichen und Gewebeschäden verursachen, die Eigenschaften des Aktin-Zytoskeletts verändern – Erkenntnisse, die entscheidend für das Verständnis der pflanzlichen Pathogenabwehr sind.
„GraFT ermöglicht eine vollautomatische Analyse der räumlich-zeitlichen Anordnung von Aktin-Filamentstrukturen und ebnet den Weg für ein besseres Verständnis der Auswirkungen der Aktindynamik auf verschiedene Pflanzenmerkmale“, sagt Prof. Dr. Zoran Nikoloski.
Neben seiner beeindruckenden analytischen Leistungsfähigkeit ist GraFT auch benutzerfreundlich: Eine frei zugängliche Python-Implementierung und eine Online-Version stellen sicher, dass Forschende weltweit Zugang zu dieser bahnbrechenden Technologie haben.
Link zur Publikation: Isabella Østerlund, Arne Neumann, Zhiming Ma, Yansong Miao, Staffan Persson, Zoran Nikoloski, GraFT: A robust network-based spatiotemporal analysis of filamentous structures, 2026, Science Advances, https://doi.org/10.1126/sciadv.adz4132
Foto: Prof. Dr. Zoran Nikoloski. Foto: Thomas Roese
Kontakt:
Prof. Dr. Zoran Nikoloski, Institut für Biochemie und Biologie
Tel.: 0331 977 6305
E-Mail: zoran.nikoloski@uni-potsdam.de
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Universität Potsdam
Referat Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Am Neuen Palais 10
14469 Potsdam
Tel.: 0331/977-1474
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E-Mail: presse@uni-potsdam.de
Internet: www.uni-potsdam.de/presse
Prof. Dr. Zoran Nikoloski.
Source: Thomas Roese
Criteria of this press release:
Journalists, all interested persons
Biology, Chemistry
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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