Eine Zelle muss täglich auf eine Vielzahl extrinsischer und intrinsischer Stresssignale reagieren. Diese herausfordernde Aufgabe wird von intrazellularen Signalwegen mit pleiotropen Funktionen bewältigt. Die Dynamiken dieser Signalwege tragen zur Verarbeitung von Informationen bei und bestimmen das Resultat auf zellulärer Ebene, weshalb sie durch komplexe molekulare Netzwerke streng reguliert werden. In dieser Studie wird der Transkriptionsfaktor p53 und seine Aktivität als Reaktion auf DNA-Schädigung als Modell herangezogen, um die zugrundeliegenden Prinzipien seiner Regulation zu untersuchen. Die dynamische p53-Antwort beruht auf einem Gleichgewicht zwischen wiederholter Aktivierung durch DNA-Schäden und der Transkriptionsinduktion von negativen Feedback-Regulatoren. Bemerkenswerterweise folgt auf eine pulsatile p53-Antwort die Aktivierung von Genen, die am Zellzyklusarrest und der DNA-Reparatur beteiligt sind, während anhaltend hohe p53-Level Transkriptionsprogramme auslösen, die mit Apoptose assoziiert werden. Dies konnte durch pharmakologische und genetische Perturbationen von direkten Mitgliedern des p53-Netzwerkes gezeigt werden. Allerdings werden p53-Dynamiken durch verschiedene Instanzen reguliert, welche die Interaktion mit physiologischen Signalwegen, die die Dynamiken der p53-Antwort direkt formen, und posttranslationale Modifikationen, die für die Aktivierung von p53-Zielgenen verantwortlich sind, beinhalten. Wichtig ist hierbei, dass, obwohl individuelle Interaktionspunkte mit anderen Signalwegen bekannt sind, ein umfassendes Verstehen, wie diese p53 modulieren, fehlt. Aus diesem Grund zielt die vorliegende Arbeit darauf ab, auf systematische Weise weitere p53-Modulatoren neben den direkten Mitgliedern des Netzwerkes zu identifizieren und ihren Beitrag am p53-assoziierten Zellschicksal zu beurteilen. Zu diesem Zweck wurde Lebendzell-Zeitraffer-Mikroskopie eingesetzt, um die p53-Antwort auf ionisierende Strahlung in Einzelzellen unter variierenden Perturbationen in Krebs- als auch in nicht-transformierten Reporterzelllinien zu verfolgen. Als Teil eines Kollaborationsprojekts konnte ich aufdecken, dass die p53-Antwort unter Perturbation des mit Zellüberleben assoziierten NF-κB-Signalwegs zeitlich verzögert auftritt und Veränderungen in spezifischen Merkmalen aufweist. Meine Einzelzell-Daten wurden mit mathematischer Modellierung ergänzt und es konnten drei verschiedene Prozesse ausgemacht werden, die von der NF-κB-Inhibition betroffen sind: Die Aktivierung sowie Degradation von p53 und die Degradation von Mdm2. Des Weiteren habe ich in einem klein angelegten Screening-Ansatz positive Modulatoren der p53-Antwort identifiziert: Die Immunsignalwege STAT3 und STAT6. Während die beobachtete p53-Erhöhung bei STAT3-Aktivierung mit Mdm2 in Verbindung gebracht werden kann, ist der Effekt von STAT6 Mdm2-unabhängig. Stattdessen ist die vorangehende Aktivierung von p53 nötig, um die Erhöhung der p53-Antwort zu beobachten. Schließlich habe ich einen groß angelegten Screening-Ansatz etabliert, um aufzudecken, wie die Aktivität von p53 nach ionisierender Strahlung von verschiedenen epigenetischen Modifikatoren kontrolliert wird. Überraschenderweise habe ich herausgefunden, dass die Inhibition einer Reihe von Deacetylasen und Acetyltransferasen zu einer Reduktion der p53-Transkription führen. Im Gegensatz dazu war das p53-Zielgen p21 hochreguliert und es konnten p53-unabhängige Mechanismen bestätigt werden. Meine Ergebnisse demonstrieren die Komplexität, mit der p53 durch zahlreiche Prozesse in der Zelle reguliert wird, und weisen auf Mechanismen hin, wie zelluläre Signalwege im Detail interagieren können. Allerdings habe ich auch herausgefunden, dass das p53-Netzwerk auf erstaunliche Art stabil gegenüber einzelnen Perturbationen ist, besonders, was das p53-gesteuerte Zellschicksal angeht. Aus diesem Grund setzt die vorliegende Arbeit den Grundstein für Experimente im großen Maßstab, um systematisch dynamische Veränderungen in Signalmolekülen festzustellen und dabei große Datensätze mit hoher Auflösung und Reproduzierbarkeit zu liefern.