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Mathematische Modellierung von Ionenkanälen

Forschungsgegenstand

Erforscht wird die Wechselwirkung von Botenstoff und Rezeptor an Ionenkanälen, wie sie für die Entstehung und Weiterleitung von Erregungen bei Nervenzellen wesentlich ist. Die Zusammenarbeit erfolgt mit dem Institut für Physiologie der Uni Jena, an dem dazu neuartige Untersuchungsmethoden entwickelt wurden. Um die Funktionsweise der untersuchten Ionenkanäle besser zu verstehen, wird ihr Verhalten mathematisch modelliert und es werden die Modellparameter an experimentelle Datenstrukturen angepasst.

Wissenschaftliche Arbeitsgebiete / Tätigkeitsschwerpunkte

  • Datenvorbehandlung, Signalanalysen (MatLab)
  • Mathematische Modellierung durch komplexe Markov-Modelle
  • Globale Fitroutinen zur simultanen Anpassung der Modelle an mehrere unterschiedliche Datensätze (C, MatLab)
  • Untersuchungen zur Genauigkeit der gefitteten Parameter

Wesentliche Ergebnisse

Nache, V., et al.,
Activation of olfactory-type cyclic nucleotide-gated (CNGA2) channels is highly cooperative,
J. Physiol. 569 (2005): 91-102

Biskup, C., et al.,
Relating ligand binding to activation gating in CNGA2 channels,
Nature 446 (2007): 440-443

Nache, V., et al.,
Thermodynamics of Activation Gating in Olfactory-Type Cyclic Nucleotide-Gated (CNGA2) Channels
Biophys. J. 95 (2008): 2750-2758

Kusch, J., C. Biskup, S. Thon, E. Schulz, V. Nache, T. Zimmer, F. Schwede, and K. Benndorf,
Interdependence of receptor activation and ligand binding in HCN2 pacemaker channels,
Neuron 67 (1) (2010a): 75-85.

Kusch, J., S. Thon, E. Schulz, C. Biskup, V. Nache, T. Zimmer, R. Seifert, F. Schwede, and K. Benndorf,
How subunits cooperate in homotetrameric HCN2 pacemaker channels,
Nature Chem. Biol. 8(2):162-169 (2012).