Mitteilung - Preisträger für das Wintersemester 2024/25 - Dr. Häfner

Gregor Häfner untersuchte in seiner Dissertation, welchen Einfluss getriebene chemische Reaktionen auf biologische Systeme wie das Zytoplasma in Zellen haben. Das Zytoplasma besteht aus einer Vielzahl an Molekülen, deren Funktion durch Interaktionen und Positionierung genau gesteuert wird.

Zur Untersuchung verwendete Häfner ein Kontinuumsmodell aus der Polymerphysik, das er auf biologisch inspirierte Systeme übertrug. Dazu entwickelte er eine Software, die die Dynamik dieser Systeme simuliert und mittels Beschleunigung von Grafikkarten (GPUs) auf Hochleistungrechnern die nötigen Zeit- und Längenskalen erreicht.

So konnte er zeigen, dass chemische Reaktionen die Koordination, Positionierung und den Transport von Aggregaten in Zellen steuern können. Insbesondere erzeugen diese langreichweitige Konzentrationsgradienten, die Aggregate selektiv transportieren. Simulationen von Lipiddoppelschichten zeigten, dass deren Morphologie durch spezielle chemische Reaktionen kontrolliert werden können, wie beispielsweise die Größe von Organellen und die Stabilität von Poren in der Membran. Letzteres führt in Kombination mit Reaktionen zu Konzentrationsgradienten, die einen Selbsttransport solcher Organellen ermöglichen.