Beowulf-Computer-Cluster

• Fachliche Zuordnung: Physik der kondensierten Materie
• Förderung: Förderung in 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243810717

• Erstellungsjahr: 2017

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Der beschaffte Computer-Cluster mit 704 Prozessor-Kernen ist das Arbeitspferd der im SFB 1027 „Physikalischen Modellierung von Nicht-Gleichgewichtsprozessen in biologischen Systemen“ arbeitenden theoretischen Gruppen, welche sind: Heiko Rieger, Ludger Santen, und Karsten Kruse (Theoretische Physik), sowie Volkhard Helms (Bioinformatik) und Verena Wolf (Informatik). Die meisten Teilprojekte des SFBs kombinieren theoretische Modellierung mit experimentellen Untersuchungen. Die Komplexität der betrachteten zell-biologischen Systeme erfordern theoretische Analysen, die auf sehr rechenzeitintensiven numerischen Simulationen beruhen, vor allem auf Monte-Carlo- und Molekulardynamik-Simulationen. Der Computer-Cluster kam im Berichtszeitraum in fast jeder Kollaboration zwischen einer Theorie- und einer Experimental-AG zum Einsatz und ist somit essentiell für mehr als 30 Publikationen gewesen. Eine Liste der wichtigste Forschungsergebnisse umfasst unter anderem: a) die Aufklärung des Effektes neutraler Bystander-Zellen auf die Effizienz von Suchstrategien von Killer-Zellen, b) das Verständnis der räumlichen Organisation des Zytoskeletts als einer räumlich inhomogenen Suchstrategie für intrazelluläre Reaktions-Kinetik, c) die Identifikation der Rolle von Myosin-Clustern bei der Zusammenziehung des zytokinetischen Rings, d) sowie der Rolle der Aktin-Kinetik bei der Formung der kortikalen Netzwerkstruktur, e) das Verständnis von KDEL Rezeptor-Clustering an der Zellmembran von Hefezellen, f) ein mathematisches Modell zur Erklärung von langandauernden Translokations-Ereignissen von PKC an die Zell-Membran, und g) die Entdeckung einer STIM2-Variante, welche die Kapazität von Orai-Kanälen herunterreguliert.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• A STIM2 splice variant negatively regulates store operated calcium entry. Nature Commun. 6, 6899 (2015)
  A.-M. Miederer, D. Alansary, G. Schwaer, P.-H. Lee, M. Jung, V. Helms, B.A. Niemeyer
  
• Generation of Stable Overlaps between Antiparallel Filaments. Phys. Rev. Lett. 115, 118103 (2015)
  D. Johann, D. Goswami and K. Kruse
  
• A calciumredox feedback loop controls human monocyte immune response: The role of ORAI Ca2+ channels. Science Signaling 9, ra26 (2016)
  S. Saul, C. Gibhardt, B. Schmidt, A. Lis, B. Pasieka, D. Conrad, P. Jung, R. Gaupp, B. Wonnenberg, E. Diler, H. Stanisz, T. Vogt, E. C. Schwarz, M. Bischoff, M. Herrmann, T. Tschernig, R. Kappl, H. Rieger, B. A. Niemeyer, and I. Bogeski
  
• Actin kinetics shapes cortical network structure and mechanics. Science Advances. 2, e1501337 (2016)
  M. Fritzsche, C. Erlenkämper, E. Moeendarbary, G. Charras, K. Kruse
  
• C2- domain mediated nano-cluster formation increases calcium signalling efficiency. Scientific Reports 6, 36028 (2016)
  M. Bonny, Hui Xin, L. Kaestner, A. Zeug, K. Kruse, and P. Lipp
  
• Cargo binding promotes KDEL receptor clustering at the mammalian cell surface. Scientific Reports 6, 28940 (2016)
  B. Becker, M. R. Shaebani, D. Rammo, T. Bubel, L. Santen and M. J. Schmitt
  
• Optimality of spatially inhomogenous search strategies. Phys. Rev. Lett., 117, 068101 (2016)
  K. Schwarz, Y. Schröder, B. Qu, M. Hoth M, H. Rieger
  
• Still and rotating myosin clusters determine cytokinetic ring constriction. Nature Communications. 7, 11860 (2016)
  Viktoria Wollrab, Raghavan Thiagarajan, Anne Wald, Karsten Kruse and Daniel Riveline
  
• Tracking of plus-ends reveals microtubule functional diversity in different cell types. Scientific Reports 6, 30285 (2016)
  M.R. Shaebani, A. Pasula, A. Ott, and L. Santen
  
• Bystander cells enhance NK cytotoxic efficiency by reducing search time. Scientific Reports 7, 44357 (2017)
  X. Zhou, R. Zhao, K. Schwarz, M. Mangeat, E. C. Schwarz, M. Hamed, I. Bogeski, V. Helms, H. Rieger and B. Qu