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- 03 Mathematik / Naturwissenschaften / Informatik (2) (remove)
A variety of methods have been used to describe natural systems and cellular functions. Most use continuous systems with differential equations. Based upon the neighbourhood relations in graphs and the complex interactions in cellular automata a mathematical model was designed and implemented as an application user interface. This discrete approach called graph automata was utilised to simulate diffusion processes and chemical kinetics. The progression of diffusion in cellular environments was described and resulted in a discrepancy of 20% in comparison to experimental results. Different chemical kinetics were simulated and found to be as accurate as their continuous counterparts. The proposed model appears to be a highly scalable and modular
approach to simulate natural systems.
Membranproteine sind essentiell für viele lebenswichtige Prozesse in allen Organismen. Es ist hilfreich ihre Struktur aufzuklären, um ihre Funktionen und die diesen zu Grunde liegenden Mechanismen zu verstehen. Untersuchungen haben gezeigt, dass es kurze Motive gibt, die in a -helikalen transmembranen Proteinen allgegenwärtig sind. Es wird vermutet, dass diese Sequenzabschnitte elementare Eigenschaften besitzen, die die Stabilität und eventuell auch die Funktionen dieser Proteine ausmachen. In dieser Arbeit wurden die Interaktionen und die Beschaffenheit dieser Motive untersucht. Auf der Grundlage verschiedener Datenbanken konnte ein Informationsalmanach erstellt werden, der relevante Informationen zu jedem Motiv enthält. Mit einer Applikation können diese Daten visualisiert werden. Die so generierte Darstellung ist eine Möglichkeit, Proteine auf Grundlage von Motiven genauer zu analysieren. Eine Untersuchung von Motiven aus verschiedenen Proteinfamilien erbrachte weitere Einblicke. Es hat sich gezeigt, dass es Motive gibt, die vorrangig für die Aufrechterhaltung der Struktur verantwortlich sind und solche, die für eine Funktion wichtig erscheinen. Es existieren Motive, die in allen Proteinfamilien vorkommen, jedoch in jeder eine veränderte Zusammensetzung zeigen. Trotzdem scheinen sie in allen Familien die gleichen Auswirkungen zu haben. Andere Motive sind nur in bestimmten Proteinfamilien hoch konserviert und wahrscheinlich für eine Funktion spezifisch. Auf dieser Grundlage wurde eine Methode entwickelt, die einen Vergleich zwischen den Familien ermöglicht.