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Forschungsprojekt: SpaCe BioS

  Räumliche Modellierung von Zellbiologischen Systemen

Zusammenfassung: Raum und räumliche Modellierung spielt eine zentrale Rolle, um das Verhalten zellbiologischer Systeme korrekt abzubilden und letztlich zu erklären. Der Fokus unserer Untersuchungen liegt auf Kompartiment- und Membranbasierten Prozessen. Hierfür verwenden wir stochastische Ansätze diskreter und hybrider Art.

Stichwörter:
Räumliche Modellierung, Aktinfilamente, Zytoskelett, Zellmembran, Lipid Rafts, Wnt Signalweg

  Projektinformationen
Laufzeit: Seit 01.07.2009
Ehemalige Mitarbeiter: Dr. ing. Orianne Mazemondet
Auftraggeber: DFG Graduiertenkolleg dIEM oSiRiS; Universität Rostock, Interdisziplinäre Fakultät, Department Life, Light and Matter

Actin filament Modelling

Knochenzellen, die auf Titanoberflächen mit regulärer Geometrie wachsen, weisen signifikante Unterschiede in der Ausbildung von Aktinfilamenten auf. Wir entwickeln ein Computermodel, das das Wachstum von Aktinfilamenten in Knochenzellen representiert und Integrinrezeptoren, Actin- und Cofilinmoleküle zum Auf- und Abbau von Ketten enthält. Das Modell ist in der Modellierungsspraceh ML-Space formuliert und zur Simulation wird ein partikelbasierter Ansatz verwendet. Bereits ein relativ einfaches Modell ist in der Lage das beobachtete phänomenologische Verhalten zu reproduzieren. Für ein Vorhersagemodell werden jedoch weitere Informationen über die involvierten Signalmechanismen und Ratenparameter benötigt. Die Arbeiten erfolgen in Kooperation mit dem Arbeitsbereich Zellbiologie des Zentrums für Medizinische Forschung der Universitätsmedizin Rostock.

 

Lipid Rafts Dynamics

Es ist mittlerweile erwiesen, dass Lipid Rafts aufgrund Ihrer Struktur Membranerezeptoren akkumulieren und somit eine bedeutende Rolle in der Signaltransduktion spielen. Lipid Rafts sind zudem ein wichtiger Faktor für die inhomogene Verteilung von Rezeptoren innerhalb der Membran und beeinflussen die Bindung von zytosolischen Proteinen an Rezeptoren. Anhand von stochastischen, gitter-basierten Methoden, wie zelluläre Automaten, NSM oder hybriden Verfahren werden in diesem Projekt Lipid Rafts und deren diverse Rolle in der Signaltransduktion in unterschiedlichen Modellen analysiert. Die theoretischen Arbeiten erfolgten in Kooperation mit Kevin Burrage, COMLAB, Oxford University und IMB, University of Queensland.

 

Wnt Signalling in humanen, neuronalen Progenitorzellen

Der Wnt-Signalweg ist von zentraler Bedeutung in der embryonalen Entwicklung. Gleichzeitig führt die Deregulation des Wnt Signalwegs zur Entstehung von Krebs oder anderen schweren Krankheiten. Der Signalweg ist durch eine Signalkaskade charakterisiert, die sich über einen Großteil der zellulären Kompartimente erstreckt, d.h. Membran, Zytosol, Endosome und Nukleus. Ziel dieses Projektes ist es daher ein hierarchisches, stochastisches Model zu entwickeln, welches explizit die raum-zeitlichen Dynamiken innerhalb der Kompartimente abbildet, die in der Signalkaskade involviert sind. Das Model basiert auf quantitativen Daten, die experimentell aus humanen, neuronalen Progenitorzellen (hNPCs) gewonnen wurden.




Projektstruktur