Hochschule Stralsund
Die dreidimensionale Struktur des Zellkerns und seine Auswirkungen in der Computersimulation (09:45)
Im Zellkern höherer Lebewesen ist das Erbgut dreidimensional funktional gepackt. Die räumliche Struktur hat direkten Einfluss auf Aktivitäten im Zellkern und wird von der Zelle aktiv gesteuert. Störungen davon stehen im engen Zusammenhang mit der Entstehung vieler Krankheiten. Die DNA ist zunächst um Proteine gewickelt und bildet Zylinder, die ca. 11 nm groß sind. Dies ergibt eine Perlenkettenähnliche Struktur, die weiter ins sogenannte Chromatin kondensiert, das das Baumaterial für die Chromosomen darstellt. Die Struktur der Nukleosomen ist gut bekannt, die des Chromatins ist nach wie vor stark umstritten. Die experimentellen Ergebnisse beleuchten immer nur einen speziellen Aspekt und sind mit Fehlern behaftet. Computersimulationen bieten hier die Möglichkeit, diese verschiedenen Aspekte zusammenzubringen. In meiner Arbeitsgruppe haben wir ein Computermodell entwickelt, das mit einer Auflösung einzelner Nukleosomen die Bedingungen für die Bildung unterschiedlicher Strukturen erklärt. Dabei kommen sogenannte Monte Carlo und Replica Exchange Algorithmen zum Einsatz. Die Rechnungen sind so umfangreich, dass für eine einzelne Rechnungen selbst die aktuelle leistungsfähigsten Supercomputer mehrere Wochen rechnen müssen. Das Ergebnis sind vielfältige Einsichten in die dreidimensionale Struktur des Genoms und dessen Regulation.
Zur Person
Prof.Wedemann forscht über die Computersimulation der dreidimensionalen Struktur des Genoms. Seine Arbeitsgruppe hat dazu verschiedene Simulationssoftwares entwickelt und rechnet auf Supercomputern der TOP 500-Liste.
Er studierte Physik in Freiburg und Heidelberg und promovierte nach einem Forschungsaufenthalt am Deutschen Krebsforschungszentrum DKFZ in Heidelberg bei Prof. Grassberger an der Universität Wuppertal.
Seit 2002 ist Gero Wedemann Professor für Informatik an der Hochschule Stralsund und leitet dort seit 2009 das Institute for Applied Computer Science.