Anschlussprojekte | Sonderprojekte

Förderbeginn 01.07.2018

Simulationsbasierte Analyse der belastungs-induzierten Umbildung des Zytoskeletts

Prof. Dr.-Ing. Wolfgang A. Wall
Technische Universität München
Lehrstuhl für Numerische Mechanik

Prof. Alex Levine
University of California, Los Angeles (UCLA)
Department of Chemistry and Biochemistry


Die Mechanik eukaryotischer Zellen wird maßgeblich durch das Zytoskelett beeinflusst. Letzteres stellt ein komplexes und heterogenes Netzwerk von semiflexiblen Filamenten dar, das durch Quervernetzungs-Proteine transient verbunden und sowohl durch Polymerisation als auch durch molekulare Motoren gesteuert wird. In der Literatur findet sich eine Vielzahl von theoretischen sowie experimentellen Arbeiten zur Mechanik eines zugehörigen Minimalmodells - ein dauerhaft quervernetztes Netzwerk aus Aktinfilamenten (F-Aktin).

Wir werden unser leistungsstarkes Finite Elemente Simulations-Framework für Brown'sche Dynamik weiterentwickeln und um zwei wichtige Nicht-Gleichgewichtsfunktionen erweitern. Hierbei sollen molekulare Motoren sowie Polymerisation und Depolymerisation von Filamenten berücksichtigt werden. Das übergeordnete Ziel dieser Arbeit ist es, zu verstehen, wie sich aktive Zytoskelett-Netzwerke infolge mechanischer Belastung umordnen. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen wir den Stand der Wissenschaft hinsichtlich Simulation des Zytoskeletts, ausgehend von reinen (thermischen) Gleichgewichtsprozessen, auf die oben beschriebene Weise zu Nicht-Gleichgewichtszuständen überführen.