Modellierung der Evolution des genetischen Codes aus der Perspektive der Theorie der zirkulären Codes

• Antragstellerin: Professorin Dr. Elena Fimmel
• Fachliche Zuordnung: Mathematik ; Bioinformatik und Theoretische Biologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 579605601

Dieses Projekt untersucht die evolutionären Ursprünge und die strukturelle Logik des genetischen Codes aus der Perspektive der Theorie der zirkulären Codes. Jüngste Entdeckungen universeller zirkulärer Codes von Tri- und Dinukleotiden legen nahe, dass die den Leserahmen erhaltenden Strukturen eine grundlegende Rolle bei der Entstehung der genetischen Translation gespielt haben. Eines der Forschungsziele des Projekts ist es, die Beziehung zwischen den sogenannten binären dichotomen Algorithmen, die vom Antragsteller und ihren Kooperationspartnern entwickelt wurden, und den dinukleotiden zirkulären Codes zu untersuchen. Diese Frage ist interessant und wichtig, da sie eine Verbindung zwischen dem mathematischen Konzept eines zirkulären Codes und den chemisch-biologischen Mechanismen im Ribosom herstellt. Ein wichtiges Ziel ist die Bewertung der biologischen Plausibilität probabilistischer Codekonstruktionsmethoden, insbesondere des Koch-Lehmann-Ansatzes, bei der Generierung von dinukleotiden zirkulären Codes. Diese Methode, die auf Nukleotid-Häufigkeitsverteilungen basiert, bietet einen natürlichen Rahmen für die Modellierung primitiver Codierungssysteme vor der Entstehung der Proteinwelt. Das Projekt wird eine theoretische Modellierung mit groß angelegten statistischen Analysen von Genomdaten aus öffentlichen Repositorien (z. B. GenBank) kombinieren. Auf diese Weise können wir artspezifische Codemuster universellen Codemustern gegenüberstellen und sie mit zuvor statistisch identifizierten Codes vergleichen. Zum Abschluss wird ein Modell eines möglichen Vorläufers des modernen genetischen Codes entwickelt, das den Übergang von Dinukleotid-basierten Systemen zur Trinukleotid-Architektur simuliert, was zu unserem Verständnis der molekularen Evolution und der Ursprünge der Translationsgenauigkeit beiträgt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Christian Michel